Bagong 3D Naka-print na Micro Lensa na may naaayos na Mga Refraktibong Indeks – Handa upang Pagbutihin ang Imaging, Computing at Komunikasyon

Ang mga mananaliksik ng Illinois ay bumuo ng isang spherical lens na nagpapahintulot sa ilaw na dumarating sa lens mula sa anumang direksyon upang tumuon sa isang napakaliit na lugar sa ibabaw ng lens sa tapat ng direksyon ng pagpasok. Ito ang kauna-unahang pagkakataon tulad ng isang lens ay ginawa para sa nakikitang ilaw. Kredito: Mga grapiko ni Michael Vincent

Ang mga mananaliksik ay nakabuo ng mga bagong 3D na naka-print na micromens na may naaayos na repraktibo na mga indeks – isang tampok na nagbibigay sa kanila ng lubos na dalubhasang mga ilaw na nakatuon sa ilaw. Sinabi ng mga mananaliksik na ang pagsulong na ito ay handa upang mapabuti ang imaging, computing, at komunikasyon sa pamamagitan ng makabuluhang pagtaas ng kapasidad ng pagruruta ng data ng mga computer chip at iba pang mga optical system.

Ang pag-aaral ay pinangunahan ng mga mananaliksik ng University of Illinois Urbana-Champaign na sina Paul Braun at Lynford Goddard at ang unang nagpakita ng kakayahang ayusin ang direksyon kung saan dumadaan ang ilaw at yumuko sa isang lens na may katumpakan na sub-micrometer.

Ang mga resulta ng pag-aaral ay na-publish sa journal Light: Science at Application.

“Ang pagkakaroon ng kakayahang makabuo ng mga optika na may iba’t ibang mga hugis at mga optikal na parameter ay nagbibigay ng isang solusyon sa mga karaniwang problema na nakatagpo sa optika,” sabi ni Braun, isang propesor ng materyal na agham at engineering. Halimbawa, sa mga aplikasyon ng imaging, ang pagtuon sa isang partikular na bagay ay madalas na sanhi ng mga malabo na gilid. O, sa mga aplikasyon ng paglilipat ng data, ninanais ang mas mataas na bilis nang hindi sinasakripisyo ang puwang sa isang computer chip. Ang aming bagong diskarte sa pagmamanupaktura ng lens ay tumutugon sa mga isyung ito sa isang isinamang aparato. “

Bilang isang demonstrasyon, gumawa ang koponan ng tatlong lente: isang flat lens; ang unang nakikitang ilaw ng Luneburg lens sa mundo – isang spherical lens na may natatanging mga katangian ng pagtuon, imposibleng magawa muna; at mga 3D waveguide na maaaring paganahin ang malaking kakayahan sa pagruruta ng data.

SCRIBE Koponan ng Pananaliksik

Ang mga mananaliksik sa Illinois, naiwan ni Raman Kumar, Corey Richards, Alex Littlefield, Lynford Goddard, Haibo Gao, Paul Braun, Dajie Xie, Christian Ocier, at Andrea Perry. Kredito: Larawan ng Brian Stauffer

“Ang isang pamantayang lente ay may iisang indeks na repraktibo, at sa gayon mayroong isang paraan lamang na ang ilaw ay maaaring dumaan sa lens,” sabi ni Goddard, isang propesor ng electrical at computer engineering. “Sa pamamagitan ng pagkakaroon ng kontrol sa panloob na repraktibo na indeks at ang hugis ng lens habang ginagawa, mayroon kaming dalawang independiyenteng paraan ng baluktot ng ilaw sa loob ng isang solong lens.”

Gumagamit ang koponan ng isang proseso na tinatawag na direktang pagsulat ng laser upang lumikha ng mga lente sa lab. Ang isang laser ay nagpapatatag ng mga likidong polymer at lumilikha ng maliit na mga geometric na istruktura na salamin sa mata na 100 beses na mas maliit kaysa sa isang buhok ng tao. Noong nakaraan, direktang pagta-type ng laser ay ginamit upang lumikha ng iba pang mga micromens na may isa lamang na indeks na indeks, sinabi ng mga mananaliksik.

“Natugunan namin ang mga limitasyong repraktibo sa index sa pamamagitan ng pagpindot sa isang materyal na suportang nanoporous na scaffold,” sabi ni Braun. “Pinapayagan ng scaffold ang paggawa ng isang 3D system na may mga nasuspindeng sangkap sa pamamagitan ng pag-lock sa naka-print na mga micro-optika sa lugar.”

Ipinagpalagay ng mga mananaliksik na ang kontrol ng repraktibong indeks na ito ay isang resulta ng proseso ng paggamot ng polimer. “Ang dami ng polimer na nakulong sa mga pores ay kinokontrol ng lakas ng laser at mga kondisyon sa pagkakalantad,” sabi ni Braun. “Habang ang mga katangian ng salamin sa mata ng polimer ay hindi nagbabago, ang pangkalahatang repraktibo na index ng materyal ay kinokontrol bilang isang pagpapaandar ng pagkakalantad ng laser.”

Sinabi ng mga miyembro ng koponan na inaasahan nila ang kanilang mga pamamaraan na makakaapekto nang malaki sa paggawa ng mga kumplikadong mga sangkap ng optikal at mga imaging system at maging kapaki-pakinabang sa pagsulong ng personal na computing.

“Ang isang mahusay na halimbawa ng pagpapatupad ng pag-unlad na ito ay ang epekto nito sa paglipat ng data sa personal na computer,” sabi ni Goddard. “Ang mga kasalukuyang computer ay gumagamit ng mga koneksyon sa kuryente upang makapagpadala ng data. Gayunpaman, dahil ang magkakaibang mga kulay ng ilaw ay maaaring magamit upang magpadala ng data nang kahanay, ang data ay maaaring maipadala sa isang mas mataas na rate na gumagamit ng isang optikong waveguide. Ang pinakamalaking hamon ay ang tradisyunal na mga waveguide ay maaari lamang gawin sa isang solong eroplano upang ang isang limitadong bilang ng mga puntos sa maliit na tilad ay maaaring konektado. Sa pamamagitan ng paglikha ng three-dimensional na mga waveguide, maaari nating mapabuti ang paglilipat ng data, bilis ng paghahatid at kahusayan ng enerhiya. “

Sanggunian: “Direktang pagsulat ng laser ng volumetric gradient index lenses at mga waveguide” ni Christian R. Ocier, Corey A. Richards, Daniel A. Bacon-Brown, Qing Ding, Raman Kumar, Tanner J. Garcia, Jorik van de Groep, Jung- Hwan Song, Austin J. Cyphersmith, Andrew Rhode, Andrea N. Perry, Alexander J. Littlefield, Jinlong Zhu, Dajie Xie, Haibo Gao, Jonah F. Messinger, Mark L. Brongersma, Kimani C. Toussaint Jr., Lynford L. Goddard at Paul V. Braun, 3 Disyembre 2020, Liwanag: Agham at Aplikasyon.
DOI: 10.1038 / s41377-020-00431-3

Sina Christian Ocier at Corey Richards, U. ng I. nagtapos na mag-aaral, ang nangungunang may-akda ng pag-aaral.

Si Braun ay direktor ng Materials Research Laboratory at isang subsidiary ng Beckman Institute para sa Advanced Science and Technology. Si Goddard ay ang direktor ng Institute for inklusi, Pagkakaiba, Pagkakapantay-pantay at Pag-access sa Grainger College of Engineering at miyembro ng Holonyak Micro at Nanotechnology Laboratory sa Illinois.

Sinuportahan ng Kagawaran ng Enerhiya ng Estados Unidos, IU, at ng National Science Foundation ang pananaliksik na ito.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pinagbubuti ng bagong disenyo ang kahusayan ng mga susunod na henerasyong Perovskite solar panel

May-akda David L. Chandler, Massachusetts Institute of Technology Pebrero 27, 2021 Ipinapakita ng imaheng ito ang mga photovoltaic compound ng pereuskite na may mga indibidwal na...

Sinabi ng mga mananaliksik na natuklasan nila ang mga misteryo ng mga buwan ng Mars

Ang artista ay maaaring pinagmulan ng pilosopiya at ang pagkamatay ng hidwaan sa pagitan ng unang buwan ng Mars at mga asteroid. Kredito:...

Mga pagkakasunud-sunod ng 64 Perpektong Mga Genome ng Tao upang mas mahusay na makuha ang pagkakaiba-iba ng genetiko

Gusali ng genome. Utang: NIH Ang Susunod na Mga Genome ng Tao ay Magsisilbing isang Bagong Sanggunian para sa Pagpaplano ng Genetic Genetic at...

Patuloy na sinusubaybayan ng bagong patch ng balat ang mga signal ng cardiovascular at antas ng biochemical

Ang malambot na nababanat na patch na ito ay maaaring sabay na kontrolin ang presyon ng dugo at antas ng biochemical ng isang gumagamit....

Ang unang pandaigdigang pagtatantya na ang kalikasan ay gumagamot ng 41.7 milyong toneladang basura ng tao sa isang taon

Ipinapakita ng larawang ito ang hindi ginagamot na dumi sa alkantarilya malapit sa mga pakikipag-ayos sa Peri-urban Hyderabad. Kredito: Tishat Poonthu Ayon sa mga...

Newsletter

Subscribe to stay updated.