Kontrolowanie światła w mikroskali
Szybkie skanowanie laserowe jest stosowane do monitorowania ruchomych obiektów, rejestracji przejściowych informacji o procesach dynamicznych oraz obserwacji ruchu cząsteczek biologicznych. Możliwość skanowania dużego obszaru w krótkim czasie jest również bardzo istotna podczas przeprowadzania badań atmosferycznych, wykonywania zdjęć geologicznych, a także podczas innych podobnych zadań. W celu zwiększenia szybkości skanowania proponuje się różne techniki. Na przykład, do kierowania wiązką wykorzystuje się lustra galwanometryczne. Prędkość skanowania takich mechanicznych luster jest ograniczona do ~ 100 Hz w dwóch wymiarach. Przy pomocy całkowicie optycznych technik opartych na deflektorach akustyczno-optycznych uzyskano rozdzielczość mikrometrową. Naukowcy uczestniczący w projekcie REALTIMEIMAGING (Real time imaging with near field focusing plates), finansowanym ze środków UE, sięgnęli po cyfrowe urządzenia zbudowane z mikrolusterek (DMD). Technologia ta szczególnie dobrze nadaje się do obrazowania w czasie rzeczywistym, ponieważ umożliwia wyjątkowo skuteczne kontrolowanie tysięcy miniaturowych luster opartych na układach mikroelektromechanicznych (MEMS). Przestrzenne przełączanie światła w mikrolustrach pozwoliło uczonym na wykorzystanie DMD jako cyfrowych refleksyjnych modulatorów światła. Urządzenia takie zapewniają prędkości skanowania w 2D rzędu 32,5 kHz na szerokim zakresie długości fal oraz dwukrotnie większą wydajność dyfrakcyjną w porównaniu z powszechnie stosowaną technologią wyświetlaczy ciekłokrystalicznych. DMD są także używane w dyspersyjnych systemach obrazowania, jednak ich stosunkowo niska wydajność energetyczna powoduje często pogorszenie efektywności. Zespół projektu REALTIMEIMAGING poszukiwał alternatywnej metody manipulowania fazami podfalowymi na potrzeby mikroskalowej kontroli światła w metapowierzchniach typu przerwa-plazmon (GPM). Naukowcy zbudowali opartą na GPM siatkę, działającą na fali 1550 nm, aby zastąpić istniejące siatki stosowane w dyspersyjnych systemach obrazowania. Wydajność energetyczna tego układu ogniw wyniosła aż 75,6%, a po umieszczeniu w dyspersyjnym systemie obrazowania uzyskano rozdzielczość rzędu 300 μm. Podfalowe manipulowanie fazą czołową w podczerwieni otwiera drogę do stworzenia wielu nowych rozwiązań telekomunikacyjnych. W szczególności, ze względu na to, że proponowane urządzenie jest płaskie, można je łatwo łączyć z innymi komponentami — co jest cechą bardzo przydatną przy przyszłej miniaturyzacji złożonych systemów. Jednocześnie układy mikroluster MEMS, umożliwiające sterowanie wiązką poprzez zmianę kątów poszczególnych luster, są już wykorzystywane w celu uzyskania obszaru obrazowania 5 mm × 5 mm z szybkością 50 ns. Szczegóły tych prac opisano w artykule opublikowanym na łamach czasopisma Journal of Micro- and Nano-manufacturing.
Słowa kluczowe
Podfalowy, obrazowanie, skanowanie laserowe, REALTIMEIMAGING, cyfrowe urządzenia zbudowane z mikrolusterek, MEMS
