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새로운 유형의 메타 표면으로 전례없는 레이저 제어 가능

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레이저 광의 다양한 속성을 정밀하게 제어하는 ​​능력은 상업용 가상 현실 (VR) 헤드셋에서 생의학 연구를위한 현미경 이미징에 이르기까지 오늘날 우리가 사용하는 대부분의 기술에 매우 중요합니다. 오늘날의 많은 레이저 시스템은 레이저 빔의 파장, 모양 및 출력을 제어하기 위해 별도의 회전 부품에 의존하므로 이러한 장치는 부피가 크고 유지 관리가 어렵습니다.

이제 Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences의 연구자들은 추가적인 광학 부품 없이도 파장을 포함한 레이저 광의 다양한 속성을 효과적으로 조정할 수있는 단일 메타 표면을 개발했습니다. 메타 표면은 빛을 여러 개의 빔으로 분할하고 독립적이고 정확하며 전력 효율적인 방식으로 모양과 강도를 제어 할 수 있습니다.

이 연구는 양자 감지에서 VR / AR 헤드셋에 이르기까지 다양한 애플리케이션을위한 가볍고 효율적인 광학 시스템의 문을 열었습니다.

Robert L. Wallace 인 Federico Capasso는“우리의 접근 방식은 광학 소스의 방출을 엔지니어링하고 초점, 홀로그램, 편광 및 빔 형성과 같은 여러 기능을 병렬로 제어하는 ​​새로운 방법의 길을 열어줍니다. 응용 물리학 교수와 Vinton Hayes SEAS의 전기 공학 선임 연구원이자 논문의 선임 저자입니다.

이 연구는 최근에 발표되었습니다. 자연 통신.

튜너 블 레이저에는 레이저 다이오드와 반사 메타 표면이라는 두 가지 구성 요소 만 있습니다. 빛을 제어하기 위해 개별 기둥의 네트워크에 의존했던 이전 메타 표면과 달리이 표면은 빛의 다른 측면을 제어하기 위해 함께 작동하는 기둥 그룹 인 소위 슈퍼 셀을 사용합니다.

다이오드의 빛이 메타 표면의 슈퍼 셀에 닿으면 빛의 일부가 다시 반사되어 다이오드와 메타 표면 사이에 레이저 공동을 생성합니다. 빛의 다른 부분은 첫 번째 빔과 독립적 인 두 번째 빔으로 반사됩니다.

SEAS의 대학원생이자 논문의 제 XNUMX 저자 인 Christina Spägele은“빛이 메타 표면에 닿으면 서로 다른 색상이 서로 다른 방향으로 굴절됩니다. "우리는이 효과를 활용하고 우리가 선택한 파장 만 다이오드로 다시 들어가는 올바른 방향을 가지도록 설계하여 레이저가 특정 파장에서만 작동 할 수 있도록했습니다."

파장을 변경하기 위해 연구원들은 단순히 레이저 다이오드에 대해 메타 표면을 이동합니다.

SEAS의 전 박사후 연구원이자이 논문의 공동 저자 인 Michele Tamagnone은“이 디자인은 기존의 파장 가변 레이저보다 더 작고 간단합니다. 회전 부품이 필요하지 않기 때문입니다.

연구원들은 또한 레이저 빔의 모양을 완전히 제어하여 복잡한 홀로그램을 투사 할 수 있음을 보여주었습니다.이 경우에는 XNUMX 년 된 복잡한 Harvard 방패가 있습니다. 팀은 또한 입사광을 각각 다른 속성을 가진 XNUMX 개의 독립적 인 빔으로 분할하는 능력을 시연했습니다.-기존 빔, 광학 와류 및 불스 아이처럼 보이며 광학을 포함한 많은 응용 분야에서 사용되는 Bessel 빔으로 알려진 빔 족집게.

"모든 유형의 레이저를 제어하는 ​​것 외에도, 여러 빔을 병렬로 생성하고 임의의 각도로 향하는이 기능은 각각 다른 기능을 구현하므로 과학 기기에서 증강 또는 가상 현실 및 홀로그래피에 이르기까지 다양한 응용 분야가 가능합니다."라고 Capasso는 말했습니다.

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이 연구는 Dmitry Kazakov, Marcus Ossiander 및 Marco Piccardo가 공동 저술했습니다. 그것은 부분적으로 공군 과학 연구 사무소 보조금 FA95550-19-1-0135와 해군 연구 사무소 MURI 보조금 번호에 의해 부분적으로 지원되었습니다. N00014-20-1-2450.

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출처 : https://bioengineer.org/new-type-of-metasurface-allows-unprecedented-laser-control/

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