مقالات

داخلی اندازه گیری قطبی سریع برای طیف سنجی و سنجش

مقالات علمی با ترجمه مستقیم سایت بزرگ دنیای خوب زندگی

عناصر نوری بسیار نازک به طور مستقیم قطبش را اندازه می گیرند

محققان برای ایجاد دو تصویر استریوسکوپی با هم تداخل کردند ، یکی با قطبش مدور (LCP) و دیگری استعفاء مدور (RCP). آنها با تجزیه و تحلیل همپوشانی دو تصویر (سمت راست) ، واریانس دامنه و اختلاف فاز بین اجزای LCP و RCL پرتو را بدست آوردند ، که می تواند به طور مستقیم قطبی شدن نور را تعیین کند. اعتبار: زوجیان ژانگ و جیاگانگ هان ، دانشگاه تیانجین و ویلی ژانگ ، دانشگاه ایالتی اوکلاهما

برای اولین بار ، محققان برای ایجاد تصاویر سه بعدی از لایه های بسیار نازک از سازه های دو بعدی موسوم به سطوح فلزی استفاده کردند که می تواند قطبش نور را اندازه گیری کند. هولوگرامهای جدید روی سطوح می توانند برای ایجاد اندازه گیری سریع و جمع و جور قطبی ، که در برنامه های آنالیز طیفی ، سنجش و ارتباط استفاده می شود ، مورد استفاده قرار گیرند.

سطوح فلزی عناصر نوری با ویژگی های نانو هستند و ضخامت کل آنها کمتر از 1/50 از موی انسان است. می توان با استفاده از روشهای استاندارد تولید میکروالکترونیک ، تولید انبوه را تولید کرد و به راحتی در سیستمهای نوری با تراشه گسترده می شود. با وجود این ویژگیهای امیدوارکننده ، هنوز از آنها در بسیاری از کاربردهای عملی استفاده نشده است.

در نوری، منتشر شده توسط انجمن نوری برای تحقیقات با تأثیر بالا ، یک گروه چند نهاد از محققان که از تصاویر هولوگرافیک بر روی سطح زمین استفاده می کنند تا به سرعت و به طور مؤثر قطبش را از طول موجهای مادون قرمز تا طول موجهای مرئی بگیرند. این کار جدید گامی به سوی دستگاههای کاربردی مبتنی بر سطح برای پشتیبانی از طیف وسیعی از برنامه ها از راه دور تا تجزیه و تحلیل شیمیایی است.

زو کیانچانگ ، رهبر تیم تحقیقاتی از دانشگاه تیانجین در چین ، گفت: "هولوگرام های ساخته شده از سطوح فلزی روشی مؤثر و مؤثر برای ایجاد تصاویر با کیفیت بالا با دقت طول کمتر است." "کار ما به طور منحصر به فرد برای اندازه گیری قطبی سازی ، هولوگرام ها را اعمال می کند ، که می تواند دستگاه هایی با اندازه دوربین را قادر سازد که قطبش را در یک مرحله بدون حرکت دادن قطعات اندازه گیری کنند."

قطبش را به طور مستقیم اندازه گیری کنید

اگرچه نور خورشید و بیشتر منابع روشنایی منزل از همه جهات نوسان می کنند ، اما از اجزای نوری مانند فیلترها می توان برای تولید نور قطبی استفاده کرد که فقط در یک سطح پخش می شود – معمولاً عمودی یا افقی. ابزارهای تحلیلی مانند طیف سنج می توانند میزان قطبش نور پس از تعامل با مواد را برای تعیین خصوصیات بدنی آنها اندازه گیری کنند. از قطبش نوری مختلف نیز می توان برای ارسال چندین سیگنال از طریق فیبر نوری برای برنامه های ارتباطی استفاده کرد.

روش های سنتی قطبی سازی اغلب به اندازه گیری های متعدد ، تنظیمات نوری بزرگ یا تنظیم دقیق اجزای نوری با کیفیت بالا نیاز دارند تا به طور غیرمستقیم حالت قطبش را تعیین کنند. در این کار جدید ، محققان در عوض از یک سطح اولیه برای مقایسه مستقیم قطبش با مقایسه دامنه و فاز امواج نور قطبی در زاویه های صحیح استفاده کردند.

رابط اولیه دو تصویر از هولوگرام های با هم تداخل ایجاد می کند ، یکی با قطبش مدور (LCP) و دیگری با قطبش مدور راست (RCP). نور دایره ای قطبی شده با یک هواپیمای نوسان کننده میدان الکتریکی مشخص می شود که در یک سطح عمود بر جهت موج ، به چپ یا راست می چرخد.

ژانگ گفت: "تصاویر به هم پیوسته می توانند با استفاده از دوربین CCD به سادگی و سریع گرفته شوند."

"با تجزیه و تحلیل تداخل دو تصویر کلیشه ای ، می توانیم تغییر دامنه و اختلاف فاز بین اجزای LCP و RCP پرتوی صفحه نمایش را بدست آوریم ، بنابراین حالت قطبش را تعیین می کنیم."

کلید این تکنیک جدید الگوریتمی به نام Gerchberg-Saxton بود که در تحقیقات سه بعدی بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. محققان چگونگی اصلاح این الگوریتم را کشف کرده اند تا بتوان از آن برای تعیین تفاوت فاز بین اجزای LCP و RCP نور حادثه در همپوشانی با تصاویر سه بعدی استفاده کرد.

اندازه گیری قطبی سازی موثر

محققان با استفاده از آن برای اندازه گیری قطبش پرتوهای نور با قطبشهای شناخته شده ، رویکرد جدید استریوسکوپی خود را نشان دادند. قطبشهای به خوبی اندازه گیری شده با کشورهای شناخته شده مطابقت دارد و تأیید کننده اثربخشی این رویکرد است. در آینده ، رابط پایین می تواند در یک منطقه حساس از دوربین ادغام شود تا قطبی کوچک ایجاد شود.

رابط سطح مورد استفاده محققان براساس روش Pancharatnam-Berry (همچنین به عنوان فاز هندسی شناخته می شود) ، که با پاسخ فاز نسبی مشخص می شود که پراکندگی نشان نمی دهد. این اجازه می دهد تا تصاویر استریوسکوپی در سطح بالایی در طیف گسترده ای از طول موج فعالیت کنند.

ژانگ گفت: "روش ما می تواند گسترش یابد تا برنامه های کاربردی بالقوه بسیاری را که نیاز به قطب سنجی دارند ، از جمله طیف سنجی قطبی سازی ، سنجش و ارتباطات". "هولوگرام های برنامه نویسی پلاریزه همچنین می توانند برای انتقال اطلاعات امنیتی استفاده شوند زیرا تنها گیرنده ای که قطبش های مورد نظر را می شناسد می تواند اطلاعات را از هولوگرام های نهایی رمزگشایی کند."

اکنون که آنها این مفهوم را نشان داده اند ، محققان در نظر دارند تا بهره وری از روش را بهبود بخشیده و عملکرد آن را با ابزارهای تجاری سنتی که برای اندازه گیری قطبش مورد استفاده قرار می گیرد ، مقایسه کنند.


این تکنیک باعث می شود هولوگرام کارآمدتر ، مستقل شود


اطلاعات بیشتر:
اندازه گیری قطبش مستقیم با استفاده از متاولوگرام Pancharatnam-Berry ، نوری، 6 ، 9 ، 1190-1198 (2019). DOI: doi.org/10.1364/OPTICA.6.001190

ارسال شده توسط
انجمن بصری




استناد:
هولوگرام های سه بعدی: اندازه گیری قطبی سازی تعبیه شده و جاسازی شده در طیف سنجی و سنسور (2019 ، 12 سپتامبر)
برگرفته شده در 12 سپتامبر 2019
از https://phys.org/news/2019-09-metasurface-holograms-fast-compact-polarization.html

این سند مشمول حق چاپ است. جدا از هرگونه معاملات منصفانه به منظور مطالعه و تحقیق خود ، خیر
بخشی را می توان بدون اجازه کتبی تکثیر کرد. محتوا فقط برای اهداف اطلاعاتی ارائه می شود.

نوشته های مشابه

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن