เลเซอร์เปล่งแสงพื้นผิวโพรงในแนวตั้ง (VCSEL) ได้กลายเป็นแหล่งกำเนิดแสงที่ใช้งานได้หลากหลายมากในช่วง 30 ปีที่ผ่านมา โดยมีการใช้งานในด้านต่างๆ ตั้งแต่การสื่อสารด้วยแสงไปจนถึงเครื่องมือวัด การผลิต และการตรวจจับ ทีมนักวิจัยในฝรั่งเศสและจีนได้เพิ่มขีดความสามารถของ VCSEL โดยการรวมโครงสร้างการสร้างลำแสงที่มีลวดลายนาโนลงในเลเซอร์แต่ละตัวใน
ระหว่างการประมวลผลในระดับเวเฟอร์
วิธีการนี้จะทำให้สามารถสร้างหน้าคลื่นแสงที่ออกแบบตามสั่ง และสร้างอุปกรณ์ต่างๆ เช่นอาร์เรย์เลเซอร์บนชิปที่ตั้งโปรแกรมได้ขนาดกะทัดรัดเป็นพิเศษด้วยโปรไฟล์ลำแสงใดก็ตามที่จำเป็นเสนอครั้งแรกโดย Kenicha Iga จากสถาบันเทคโนโลยีแห่งโตเกียวในปี 1977 VCSEL เป็นเลเซอร์ประเภทที่มีประสิทธิภาพซึ่งใช้กระแสไฟน้อยมาก เนื่องจาก VCSEL สามารถเปิดและปิดด้วยความเร็วสูง จึงสามารถส่งข้อมูลจำนวนมหาศาลได้อย่างรวดเร็ว พวกเขายังปล่อยลำแสงเป็นวงกลม ซึ่งช่วยให้ออปติกที่จำเป็นในการโฟกัสลำแสงง่ายขึ้นมาก คุณลักษณะทั้งสองนี้ทำให้ VCSEL น่าสนใจสำหรับการใช้งานด้านโทรคมนาคม และในช่วงไม่กี่ปีมานี้ แอปพลิเคชันของพวกเขาได้ขยายกว้างขึ้นเพื่อรวมการจดจำภาพ ตัวอย่างเช่น iPhone X มีชิป VCSEL สามตัวที่เป็นส่วนหนึ่งของระบบจดจำใบหน้า
เช่นเดียวกับเลเซอร์อื่น ๆ VCSELs มีช่องที่สร้างและปล่อยแสงเพื่อสร้างการเปล่งแสงที่ถูกกระตุ้น ช่องนี้ถูกประกบอยู่ระหว่างกระจกสองบานที่ให้การป้อนกลับทางแสงที่จำเป็นสำหรับการเลเซอร์ อย่างไรก็ตาม ใน VCSELs ช่องเลเซอร์มีขนาดเล็กมาก โดยมีความหนาเพียงไม่กี่ไมครอน ขนาดที่เล็กนี้ทำให้เลเซอร์เปลี่ยนความเร็วได้ แต่ยังทำให้ควบคุมรูปร่างของลำแสงที่ปล่อยออกมาได้อย่างแม่นยำได้ยาก เนื่องจากแสงที่กระจายไปรอบๆ มีลักษณะขนาดเดียวกับความยาวคลื่น ซึ่งทำให้แก้ไขได้ยาก และควบคุมรายละเอียดที่มีขนาดเล็กลงได้
Metasurface สร้างรูปทรงคลื่นอย่างต่อเนื่อง
การสร้างลำแสงเลเซอร์ กล่าวคือ การกระจายความเข้มของเลเซอร์ทั่วทั้งโปรไฟล์ของลำแสง เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งาน เช่น การตัดเฉือนด้วยเลเซอร์หรืออุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ต้องใช้แสงเลเซอร์ที่มีรูปร่างเป็นแกนเดียว นักวิจัยที่นำโดย Patrice Genevet จากCenter de Recherche sur l’Hétéro-Epitaxie et ses Applications (CRHEA) ที่ มหาวิทยาลัยCôte d’Azur และผู้ทำงานร่วมกันที่ห้องปฏิบัติการหลักของ Optoelectronics Technology ที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีปักกิ่งได้แสดงให้เห็นถึงวิธีการ บรรลุการควบคุมนี้ใน VCSEL โดยใช้โครงสร้างออปติคอลที่บางเฉียบและแบนราบที่เรียกว่า metalenses
ในส่วนประกอบออปติคัลที่เทอะทะแบบทั่วไป เช่น เลนส์หนา รังสีของแสงเดินทางได้ช้ากว่าในบริเวณศูนย์กลางที่หนากว่าและอยู่ตรงกลางมากกว่าในส่วนที่บางกว่า เนื่องจากแสงในแก้วมีความเร็วเฟสน้อยกว่าเมื่อเทียบกับอากาศ การกระจายเฟสล่าช้าในเลนส์ทำให้เกิดการหักเหของแสงและการโฟกัส
Metalenses ให้ผลที่คล้ายคลึงกัน แต่มีกลไกต่างกัน ในงานของทีม CRHEA สารโลหะทำมาจากฟิล์มแกลเลียม-อาร์เซไนด์ (GaAs) สารกึ่งตัวนำที่มีลวดลายเป็นเสากลมขนาดนาโนเมตร “เสานาโน” เหล่านี้แยกจากกันด้วยระยะทางที่สั้นกว่าความยาวคลื่นของแสงที่พวกมันออกแบบมาให้มีรูปร่าง และพวกมันทำหน้าที่เหมือนเสาอากาศออปติคอล ทำให้เกิดการหน่วงเฟสที่แปรผันตามพื้นที่ในรังสีของแสงที่ลอดผ่านพวกมันและหล่อหลอมลำแสงตามที่ต้องการ ข้อมูลส่วนตัว. ผลที่ได้คือ metasurface ที่สามารถปรับความยาวคลื่นเฉพาะของแสงได้โดยการเปลี่ยนขนาด เส้นผ่านศูนย์กลาง และระยะห่างระหว่างนาโนแอนเทนนา
เลเซอร์คอลลิเมชั่นเพื่อเทียบเคียงเลเซอร์ของพวกเขา
Genevet และเพื่อนร่วมงานใช้การออกแบบโลหะที่มีเสาอากาศที่มีรูปร่างและขนาดต่างกัน เสาอากาศเหล่านี้ทำให้การหน่วงเฟสมีการกระจายในแนวรัศมีรอบเลนส์ ทำให้แสงหักเหมากขึ้นจากศูนย์กลางมากขึ้น ดังนั้นจึงปรับรูปร่างและโฟกัสไปที่ด้านหน้าคลื่นของแสงที่ตกกระทบตลาดสมาร์ทโฟนดึง VCSEL เข้าสู่กระแสหลักในการทดลองซึ่งมีรายละเอียดอยู่ในNature Nanotechnologyนักวิจัยได้ประดิษฐ์ VCSELs ในรูปแบบ “back-emitting” พวกเขารวม metasurfaces เข้ากับเลเซอร์โดยตรงโดยการแกะสลักพื้นผิวด้านล่าง (พื้นผิว) ของเลเซอร์เข้าไป ผลที่ได้ซึ่งเรียกว่า metasurface integrated (MS) VSCEL หมายความว่า metalenses ทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบการสร้างลำแสงแบบพาสซีฟอย่างหมดจด กล่าวคือ พวกมันไม่ได้เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของเลเซอร์ในทางใดทางหนึ่ง ดังนั้นจึงไม่ทำให้ประสิทธิภาพของเลเซอร์ลดลง
การประมวลผลที่เข้ากันได้Genevet อธิบายว่าเทคโนโลยีของทีมสามารถนำไปใช้กับเทคนิคการผลิตระดับเวเฟอร์ที่ทันสมัยสำหรับอุปกรณ์ VCSEL ได้อย่างง่ายดาย ทำให้สามารถสร้างชิปของแหล่งกำเนิดเลเซอร์ที่ตั้งโปรแกรมได้และกำหนดทิศทางได้ ตัวโลหะเองสามารถประดิษฐ์ขึ้นโดยใช้เทคนิคการพิมพ์หินด้วยลำแสงอิเล็กตรอนแบบมาตรฐาน โดยใช้การแกะสลักด้วยไอออนปฏิกิริยาเพื่อสร้างเสานาโน
ตรงกันข้ามกับเลนส์ไมโคร รูปแบบที่บางเฉียบ การกำหนดค่าระนาบที่เป็นเอกลักษณ์ และความเข้ากันได้ในการประมวลผล CMOS ของ metasurfaces ทำให้พวกเขามีแนวโน้มเป็นตัวเลือกสำหรับการรวมเข้ากับอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ขนาดกะทัดรัดพิเศษ เขากล่าว อันที่จริง MS-VCSEL ใหม่สามารถใช้งานได้หลากหลายรูปแบบ เช่น การสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติก การพิมพ์ด้วยเลเซอร์ สมาร์ทโฟน การตรวจจับด้วยแสง การจดจำใบหน้า การแสดงทิศทาง และการตรวจจับแสงที่มีขนาดกะทัดรัดเป็นพิเศษ (LIDAR) เขากล่าวโลกฟิสิกส์
ในที่สุดสีย้อมที่ทีมเลือกคือสูตรคอลลอยด์ควอนตัมดอท (QD) ที่เรียกว่า S10C5H สูตรนี้เก็บ 13% ของสัญญาณเรืองแสงไว้หลังจากสัมผัสแสงแดดจำลองเป็นเวลาห้าปีผ่านตัวอย่างผิวที่มีสีคล้ำที่ความเข้มของดวงอาทิตย์เจ็ดเท่า เพื่อปรับปรุงความเข้ากันได้ทางชีวภาพ QDs ถูกห่อหุ้มในไมโครสเฟียร์ PMMA
เพื่อตรวจจับสัญญาณจาก QD นักวิจัยได้ปรับสมาร์ทโฟนราคาไม่แพงให้มีความสามารถในการถ่ายภาพใกล้อินฟราเรด การปรับเปลี่ยนรวมถึงการถอดฟิลเตอร์ short-pass มาตรฐานและการเพิ่มฟิลเตอร์ long-pass 850 nm เพื่อป้องกันแสงแวดล้อมและแสงจากไฟ LED
Credit : eltinterocolectivo.com europeancrafts.net eyeblinkentertainment.com fitflopclearancesale.net fullmoviewatchonline.net girlsonthewallmovie.com gp32europe.com halowarscentral.com hatterkepekingyen.info hopendream.net
