| 0 |
|
Щоб зробити оптичні датчики ще меншими та точнішими, дослідник TU/e Девід де Вохт (David de Vocht) розробив інноваційну технологію передачі світла через фотонні інтегральні схеми. Ці нові датчики дають змогу точніше вимірювати якість повітря - наприклад, у класі або автомобілі. Де Вохт захистив свою докторську дисертацію на кафедрі електротехніки. Технологічний університет Ейндховена повідомив про дослідження Девіда де Вохта та його колег.
«Наші очі пасивні; вони вловлюють світло з навколишнього середовища, щоб ідентифікувати об'єкти. Але активні оптичні датчики самі випромінюють (лазерне) світло. Потім лінза фокусує це світло на об'єкті, і можна використовувати відбите світло для аналізу об'єкта. Такі оптичні датчики широко використовуються в промислових процесах для підвищення якості, безпеки та контролю. Наприклад, з їхньою допомогою можна виявити небезпечні тверді частинки в повітрі. Вони також відіграють важливу роль у виробництві напівпровідників. При цьому постійно зростає потреба в більш точних вимірюваннях. Саме тому ми розробляємо нову технологію, яка дасть нам змогу зробити датчики меншими та доступнішими для ще більшої кількості застосувань», - пояснює Девід де Вохт.
Що ж робить тип датчиків, розроблених Де Вохтом і його колегами, таким інноваційним? «Ми поставили перед собою завдання інтегрувати крихітні оптичні компоненти, які можуть спрямовувати промінь світла, як-от лінзи та дзеркала, в один оптичний чип. Таким чином, усе мініатюризовано і розміщено на одному чипі. Знайомі вам вигнуті лінзи не підходять для таких компактних додатків: вони займають занадто багато місця. Тому лінзи плоскі, як млинці, товщиною всього кілька мікрометрів».
Де Вохт пояснює, що все це потрібно для того, щоб точно направити промінь світла. Він порівнює це з шосе, де автомобілісти можуть їхати тільки в одному напрямку. «Ми спробували розробити технологію, яка б оптимізувала вибір в'їзних і виїзних смуг для безперешкодного руху транспорту».
У лабораторії де Вохт працював над інноваційним рішенням щодо спрямування світлового променя за допомогою оптичних з'єднувачів. Для цього він використовував не звичайні лінзи, а хвилевідні голограми.
«Ми направляємо лазерне випромінювання через тонкий хвилевід на наших оптичних чипах, як шосе для світла. У ньому ми побудували низку наноструктур, розмір яких менший за довжину хвилі лазерного випромінювання. У результаті звичайні принципи традиційної оптики перестали діяти. Положення наноструктури тепер визначає, в якому напрямку буде спрямоване світло, а товщина - інтенсивність світлового променя. Таким чином, ми маємо ультратонкий компонент, який не дає змоги світловому променю розсіюватися в усіх напрямках і утримує його на своїй смузі автостради. Примітно й те, що ми можемо робити це з різними кольорами світла», - наголосив Де Вохт.
На додаток до просторої експериментальної роботи, Де Вохт також створив модель того, як мільйони наноструктур взаємодіють зі світлом і як вони можуть впливати на нього.
«За допомогою наявного комерційного програмного забезпечення ми витрачали дні, щоб розрахувати, як буде виглядати вхідне світло. Завдяки нашій моделі ми можемо робити це за лічені секунди, що дуже корисно при розробці датчиків. У подальшому дослідженні ми порівняли результати експериментальних вимірювань з результатами моделювання, і виявилося, що вони дуже добре збігаються».
Будівельні блоки з хвилеводними голограмами та дзеркалами з часом можуть бути використані в невеликих датчиках для високоточних вимірювань. Наприклад, у газових датчиках, які визначають кількість твердих частинок у повітрі.
| 0 |
|
