Цифровая планарная голография - Digital planar holography

Цифровая планарная голография (DPH) это метод проектирования и изготовления миниатюрных компонентов для интегрированная оптика. Он был изобретен Владимиром Янковым и впервые опубликован в 2003 году.^[1]^[2] Суть технологии DPH - встраивание компьютерных цифровые голограммы внутри планарный волновод. Свет распространяется через плоскость голограммы, а не перпендикулярно, что обеспечивает длинный путь взаимодействия. Преимущества длительного взаимодействия уже давно используются объемные или толстые голограммы. Планарная конфигурация поставщика голограммы для более легкого доступа к встроенной диаграмме, помогающей в ее изготовлении.

Свет может быть ограничен в волноводах с помощью градиента показателя преломления. Свет распространяется в слое сердцевины, окруженном слоем (слоями) оболочки, для которых должен быть выбран показатель преломления сердцевины. N_{основной} больше, чем у облицовки N_одетый: N_{основной}> N_одетый. Цилиндрические волноводы (оптические волокна) допускают одномерное распространение света вдоль оси. Планарные волноводы, изготовленные путем последовательного нанесения плоских слоев прозрачных материалов с надлежащим градиентом показателя преломления на стандартную пластину, ограничивают свет в одном направлении (ось z) и допускают свободное распространение в двух других (оси x и y).

Световые волны, распространяющиеся в сердечнике, в небольшой степени проникают в оба слоя оболочки. Если показатель преломления модулируется на пути волны, свет каждой заданной длины волны может быть направлен в желаемую точку.

Технология DPH, или голограмма Янкова, включает в себя проектирование и изготовление голографических наноструктур внутри планарного волновода, обеспечивающих обработку и управление светом. Существует много способов модуляции показателя преломления сердцевины, самый простой из которых - гравировка требуемого рисунка средствами нанолитографии. Модуляция создается путем встраивания цифровой голограммы на нижнюю или верхнюю поверхность сердечника или на них обоих. Согласно заявлению NOD, можно использовать стандартные литографические процессы, что делает массовое производство простым и недорогим. Наноимпринтинг может быть еще одним жизнеспособным методом изготовления шаблонов DPH.

Каждый шаблон DPH настраивается для конкретного приложения и генерируется компьютером. Он состоит из множества наноканавок шириной около 100 нм каждая, расположенных таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность для конкретного применения.

Устройства изготавливаются на стандартных пластинах; одно из типовых устройств представлено ниже (с сайта NOD). В то время как общее количество наноканавок огромно (≥10⁶), типичный размер устройства DPH измеряется в миллиметрах. Небольшие размеры DPH позволяют комбинировать его с другими элементами фотонные интегральные схемы, такие как грубые демультиплексоры^[3] и интерферометры.^[4]

ООО «Нанооптические устройства» (НОД) разработал технологию DPH и применил ее для коммерциализации наноспектрометров. Есть дополнительные многочисленные приложения для DPH в интегрированная оптика.

Изображения ниже из КИВОК веб-сайт демонстрирует структуру DPH (слева) и голограмму нано-спектрометра для видимого диапазона (справа).

Устройства DPH

Рекомендации

^ Янков Владимир; Бабин, Сергей; Ивонин, Игорь; Гольцов, Александр; Морозов, Анатолий; Полонский, Леонид; Спектор, Майкл; Талапов, Андрей; Клей, Эрнст Бернхард (14 августа 2003 г.). «Цифровая планарная голография и мультиплексор / демультиплексор с дискретной дисперсией». Активные и пассивные оптические компоненты для связи WDM III. 5246. Международное общество оптики и фотоники. С. 608–621. Дои:10.1117/12.511426.
^ Янков, Владимир В .; Бабин, Сергей; Ивонин, Игорь; Гольцов Александр Юрьевич; Морозов, Анатолий; Полонский, Леонид; Спектор, Майкл; Талапов, Андрей; Клей, Эрнст-Бернхард (17.06.2003). «Фотонные квазикристаллы запрещенной зоны для интегральных устройств WDM». Оптические устройства для оптоволоконной связи IV. 4989. Международное общество оптики и фотоники. С. 131–143. Дои:10.1117/12.488214.
^ Калафиоре, Джузеппе; Кошелев Александр; Дхуи, Скотт; Гольцов, Александр; Сасоров, Павел; Бабин, Сергей; Янков Владимир; Кабрини, Стефано; Пероз, Кристоф (12 сентября 2014 г.). «Голографическая планарная световолновая схема для встроенной спектроскопии». Свет: наука и приложения. 3 (9): e203. Дои:10.1038 / lsa.2014.84.
^ Кошелев, А .; Calafiore, G .; Peroz, C .; Dhuey, S .; Cabrini, S .; Сасоров, П .; Гольцов, А .; Янков, В. (2014-10-01). «Комбинация спектрометра на кристалле и массива интерферометров Юнга для контроля лазерного спектра». Письма об оптике. 39 (19): 5645–5648. Дои:10.1364 / ol.39.005645. ISSN 1539-4794. PMID 25360949.

[1] Янков Владимир; Бабин, Сергей; Ивонин, Игорь; Гольцов, Александр; Морозов, Анатолий; Полонский, Леонид; Спектор, Майкл; Талапов, Андрей; Клей, Эрнст Бернхард (14 августа 2003 г.). «Цифровая планарная голография и мультиплексор / демультиплексор с дискретной дисперсией». Активные и пассивные оптические компоненты для связи WDM III. 5246. Международное общество оптики и фотоники. С. 608–621. Дои:10.1117/12.511426.

[2] Янков, Владимир В .; Бабин, Сергей; Ивонин, Игорь; Гольцов Александр Юрьевич; Морозов, Анатолий; Полонский, Леонид; Спектор, Майкл; Талапов, Андрей; Клей, Эрнст-Бернхард (17.06.2003). «Фотонные квазикристаллы запрещенной зоны для интегральных устройств WDM». Оптические устройства для оптоволоконной связи IV. 4989. Международное общество оптики и фотоники. С. 131–143. Дои:10.1117/12.488214.

[:0-3] Калафиоре, Джузеппе; Кошелев Александр; Дхуи, Скотт; Гольцов, Александр; Сасоров, Павел; Бабин, Сергей; Янков Владимир; Кабрини, Стефано; Пероз, Кристоф (12 сентября 2014 г.). «Голографическая планарная световолновая схема для встроенной спектроскопии». Свет: наука и приложения. 3 (9): e203. Дои:10.1038 / lsa.2014.84.

[4] Кошелев, А .; Calafiore, G .; Peroz, C .; Dhuey, S .; Cabrini, S .; Сасоров, П .; Гольцов, А .; Янков, В. (2014-10-01). «Комбинация спектрометра на кристалле и массива интерферометров Юнга для контроля лазерного спектра». Письма об оптике. 39 (19): 5645–5648. Дои:10.1364 / ol.39.005645. ISSN 1539-4794. PMID 25360949.

[1]

[2]

[3]

[4]