Yuqori kontrastli panjara - High contrast grating - Wikipedia

Yilda fizika, a yuqori kontrastli panjara yaqin joylashgan bir qatlamdir.to'lqin uzunligi panjara panjara materiali katta kontrastga ega bo'lgan jismoniy tuzilish sinish ko'rsatkichi uning atrofi bilan. To'lqin uzunligiga yaqin atama panjara degan ma'noni anglatadi davr, bu panjara materialidagi va uning atrofidagi materiallarning bitta optik to'lqin uzunligi orasidagi qiymatga ega.

Yuqori kontrastli panjara odatdagi panjaralarda mavjud bo'lmagan juda ko'p o'ziga xos xususiyatlarga ega. Ushbu funktsiyalar ultra yuqori keng polosali ulanishni o'z ichiga oladi aks ettirish, keng polosali ultra baland yuqish va juda baland sifat omili rezonans, optik nur yuzasi uchun normal yoki panjara yuzasiga qiyalik tushganda. Yuqori yansıtıcılık paneli ultratovush bo'lishi mumkin, faqat <0,15 optik to'lqin uzunligi. Yuqori kontrastli panjara orqali optik nurni aks ettirish va uzatish fazasi yuqori aks ettirish yoki uzatish koeffitsientini saqlab, to'liq 2π diapazonni qamrab olish uchun ishlab chiqilishi mumkin.

Yuqori kontrastli panjara sxemalari. Λ, panjara davri; ko, tushayotgan yorug'lik to'lqinining vektori; nbar, panjaraning sindirish ko'rsatkichi; no, panjaraning atrofidagi muhitning sinishi ko'rsatkichi.

Tarix

Yuqori kontrastli panjara kontseptsiyasi sirtdan normal tushadigan yorug'lik uchun keng polosali yuqori yansıtıcılık reflektörü (0,99 dan katta bo'lgan to'lqin uzunligi kengligi va markaziy to'lqin uzunligi o'rtasidagi nisbat 30% dan yuqori) haqida hisobot bilan chiqdi. Konstans J. Chang-Xaseyn va boshq.,[1][2] o'sha yili eksperimental ravishda namoyish etildi.[3] Asosiy g'oya shundaki, yuqori sinishi indeksli materialning barchasi past refraktsion indeksli material bilan o'ralgan. Keyinchalik ular yuqori darajada aks ettiruvchi oyna sifatida qo'llaniladi vertikal bo'shliqli sirt chiqaradigan lazerlar,[4] shuningdek, monolitik, doimiy ravishda to'lqin uzunligini sozlanishi vertikal bo'shliqli sirt chiqaradigan lazerlar.[5] O'shandan beri yuqori kontrastli panjaraning xususiyatlari tezda o'rganilmoqda. Quyida ba'zi tegishli misollar keltirilgan:

2008 yilda yuqori kontrastli panjaraning bir qatlami yuqori sifatli omil bo'shlig'i sifatida namoyish etildi.[6]2009 yilda ichi bo'sh yadro to'lqin qo'llanmalari yuqori kontrastli panjara yordamida taklif qilingan,[7] 2012 yilda eksperimental namoyish o'tkazildi.[8] Ushbu tajriba panjaralarga parallel yo'nalishda tarqaladigan optik nurni aks ettiruvchi yuqori kontrastli panjarani ko'rsatadigan birinchi namoyishdir, bu esa fotonik kristal yoki tarqatilgan Bragg reflektori.

2010 yilda tekis, bir qatlamli linzalar va fazoviy o'zgaruvchan panjara o'lchamlari bilan yuqori kontrastli panjara yordamida yuqori fokusli quvvatga ega bo'lgan reflektorlar taklif qilindi va namoyish etildi.[9][10]Ba'zi adabiyotlarda yuqori kontrastli panjaralar fotonik kristalli plitalar yoki fotonik kristalli membranalar sifatida keltirilgan.[11][12]

Faoliyat printsipi

To'liq qat'iy elektromagnit echimlar og'ir matematik formulalarni o'z ichiga olgan panjara uchun mavjud. Yuqori kontrastli panjaraning turli xil xususiyatlarini tushuntirish uchun oddiy analitik formulalar ishlab chiqilgan.[13][14][15] Ushbu analitik echimga asoslangan hisoblash dasturi ham yuqori kontrastli panjaraning elektromagnit xususiyatlarini echish uchun ishlab chiqilgan bo'lib, "Yuqori kontrastli panjara echimi" deb nomlangan.[16] Quyida yuqori kontrastli panjaraning ishlash printsipi haqida qisqacha ma'lumot berilgan.

Panjara panjaralarini shunchaki davriy to'lqinlar qo'llanmasi deb hisoblash mumkin, to'lqinlar panjara qalinligi yo'nalishi bo'yicha boshqariladi. Yassi to'lqinlar tushganda, to'lqin uzunligi va panjara o'lchamlariga qarab, faqat bir nechta to'lqinlar qo'llanmasi qatorlari hayajonlanadi. Katta indeks kontrasti va to'lqin uzunligiga yaqin o'lchovlar tufayli keng to'lqin uzunligi diapazoni mavjud, bu erda faqat ikkita to'lqin qo'llanmasi-massivi z yo'nalishida haqiqiy tarqalish konstantalariga ega va shu sababli energiya olib yuradi. So'ngra ikkita to'lqin qo'llanmasi qatori panjara kirish tekisligidan chiqib, panjara chiqadigan tekislikka pastga qarab tarqaladi va orqaga qarab aks etadi. Panjara qalinligi bo'ylab tarqalgandan so'ng, har bir tarqalish rejimi har xil fazani to'playdi. Chiqayotgan tekislikda, chiqayotgan tekislik to'lqinining kuchli nomuvofiqligi tufayli to'lqinlarni boshqarish rejimlari nafaqat o'zlariga, balki bir-biriga juft bo'lib ham aks etadi. Rejimlarning tarqalishi va kirish tekisligiga qaytishi bilan shunga o'xshash rejimning birlashishi sodir bo'ladi. Bir martalik sayohat orqali rejimlardan so'ng, aks ettirish echimiga erishish mumkin. Ikkala rejim yuqori kontrastli panjaraning kirish va chiqish tekisligiga to'sqinlik qiladi va bu turli xil xususiyatlarga olib keladi.

Ilovalar

Ko'plab optoelektronik qurilmalarda yuqori kontrastli panjaralar ishlatilgan. U vertikal bo'shliqli sirt chiqaradigan lazerlarning oynalari sifatida kiritilgan.[4][5][12][17] Yuqori kontrastli panjaraning engil og'irligi to'lqin uzunligini sozlash uchun mikroelektromekanik tuzilishni tezkor ishlashiga imkon beradi.[5] Yuqori kontrastli panjaraning aks ettirish bosqichi vertikal bo'shliqli sirt chiqaradigan lazerlarning emissiya to'lqin uzunligini boshqarish uchun ishlab chiqilgan.[17] Har bir panjara o'lchamini uning qalinligini bir xil darajada ushlab turganda mahalliy ravishda o'zgartirish orqali tekis, bitta qatlamli linzalar va yuqori fokuslash qobiliyatiga ega fokusli reflektorlar olingan.[9][10] Yuqori kontrastli panjara o'zining yuqori aks ettirish qobiliyatidan tashqari, yuqori sifatli faktorli rezonator sifatida ishlab chiqilgan.[6][18] Kam yo'qotish bilan bo'shliqli yadroli to'lqin qo'llanmasi yuqori kontrastli panjara bilan egiluvchan burchak ostida yuqori yansıtıcılığa ega.[7][8] Sekin nur kabi dasturlar [19] va optik kalit [20] ichi bo'sh yadroli to'lqin qo'llanmasida yuqori kontrastli panjaraning maxsus fazaviy reaksiyasi va rezonans xususiyati yordamida qurilishi mumkin. Yuqori kontrastli panjara yorug'likning tarqalishini samarali ravishda boshqarishi mumkin - yorug'likni sirtdan normaldan tekislikgacha yo'naltiruvchi to'lqin qo'llanmasiga va aksincha.[21]

Adabiyotlar

  1. ^ Mateus, CF; Xuang, MC; Deng, Y .; Nörter, A.R .; Chang-Xasseyn, KJ (2004). "Past indeksli qoplamali subvalqin uzunlikdagi panjaradan foydalangan holda ultrabinafsha nometall". IEEE Fotonika texnologiyasi xatlari. Elektr va elektron muhandislar instituti (IEEE). 16 (2): 518–520. doi:10.1109 / lpt.2003.821258. ISSN  1041-1135. S2CID  3743244.
  2. ^ C. J. Chang-Hasnain, C. F. R. Mateus va M. C. Y. Xuang, "sub to'lqin uzunlikdagi panjaradan foydalangan holda ultra keng polosali oyna", AQSh Patenti 7,304,781 (2007 yil 4-dekabr).
  3. ^ Mateus, CF; Xuang, MC; Chen, L .; Chang-Xaseyn, KJ .; Suzuki, Y. (2004). "Keng to'lqinli ko'zgu (1,12-1,62 mm) subvalqin uzunlikdagi panjaradan foydalanish". IEEE Fotonika texnologiyasi xatlari. Elektr va elektron muhandislar instituti (IEEE). 16 (7): 1676–1678. doi:10.1109 / lpt.2004.828514. ISSN  1041-1135. S2CID  3759679.
  4. ^ a b Xuang, Maykl CY .; Chjou, Y .; Chang-Xasseyn, Konni J. (2007). "Yuqori indeksli kontrastli quyi to'lqin uzunlikdagi panjarani o'z ichiga olgan sirt chiqaruvchi lazer". Tabiat fotonikasi. Springer Science and Business Media MChJ. 1 (2): 119–122. doi:10.1038 / nphoton.2006.80. ISSN  1749-4885.
  5. ^ a b v Xuang, Maykl C. Y .; Chjou, Ye; Chang-Xasseyn, Konni J. (2008-02-24). "Nanoelektromekanik sozlanishi lazer". Tabiat fotonikasi. Springer Science and Business Media MChJ. 2 (3): 180–184. doi:10.1038 / nphoton.2008.3. ISSN  1749-4885.
  6. ^ a b Chjou, Ye; Myu, Maykl; Kern, Yoxannes; Xuang, Maykl S.; Chang-Xasseyn, Konni J. (2008-10-13). "Sub-to'lqin uzunlikdagi yuqori kontrastli panjara yordamida yuqori Q rezonatorning sirtdan normal emissiyasi". Optika Express. Optik jamiyat. 16 (22): 17282–7. doi:10.1364 / oe.16.017282. ISSN  1094-4087. PMID  18958010.
  7. ^ a b Chjou, Ye; Karagodskiy, Vadim; Pesala, Bala; Sedgvik, Forrest G.; Chang-Xaseyn, Konni J. (2009-01-26). "Yuqori to'lqin uzunlikdagi yuqori kontrastli panjaralardan foydalangan holda ultra past zararli ichi bo'sh yadroli to'lqin qo'llanmasi". Optika Express. Optik jamiyat. 17 (3): 1508–1517. doi:10.1364 / oe.17.001508. ISSN  1094-4087. PMID  19188980.
  8. ^ a b Yang, Veytszyan; Ferrara, Jeyms; Grutter, Karen; Ha, Entoni; Kovlash, Kris; Yue, Yang; Uillner, Alan E.; Vu, Min C.; Chang-Xaseyn, Konni J. (2012-01-01). "Kremniy substratdagi kam yo'qotishli bo'shliqli yadroli to'lqin qo'llanmasi". Nanofotonika. Walter de Gruyter GmbH. 1 (1): 23–29. doi:10.1515 / nanof-2012-0003. ISSN  2192-8614. S2CID  15886942.
  9. ^ a b Lu, Fanglu; Sedgvik, Forrest G.; Karagodskiy, Vadim; Kovalamoq, Kristofer; Chang-Xaseyn, Konni J. (2010-05-27). "Yuqori to'lqin uzunlikdagi yuqori kontrastli panjaralardan foydalangan holda rejali yuqori raqamli diafragma va kam yo'qotish bilan yo'naltirilgan reflektorlar va linzalar". Optika Express. Optik jamiyat. 18 (12): 12606–14. doi:10.1364 / oe.18.012606. ISSN  1094-4087. PMID  20588387.
  10. ^ a b Fattal, Devid; Li, Tszinjin; Peng, Zhen; Fiorentino, Marko; Beausoleil, Raymond G. (2010-05-02). "Fokuslash qobiliyatiga ega tekis dielektrik panjarali reflektorlar". Tabiat fotonikasi. Springer Science and Business Media MChJ. 4 (7): 466–470. arXiv:1001.3711. doi:10.1038 / nphoton.2010.116. ISSN  1749-4885. S2CID  118369687.
  11. ^ Letartr, X .; Mouet, J .; Leklerk, J.L .; Romeo, P.R .; Seassal, C .; Viktorovich, P. (2003). "Fotonik kristal va MOEMS tuzilmalarini birlashtirgan fazoviy va spektral o'lchamlari bilan almashtirish moslamalari". Lightwave Technology jurnali. Elektr va elektron muhandislar instituti (IEEE). 21 (7): 1691–1699. doi:10.1109 / jlt.2003.814388. ISSN  0733-8724.
  12. ^ a b Sciancalepore, Corrado; Bakir, Badxiz Ben; Letartr, Xaver; Xarduin, Juli; Olivier, Nikolas; va boshq. (2012). "Ikki tomonlama fotonik kristalli nometall yordamida VCSEL-lar chiqaradigan CMOS-Compact Ultra-Compact 1.55-m m". IEEE Fotonika texnologiyasi xatlari. Elektr va elektron muhandislar instituti (IEEE). 24 (6): 455–457. doi:10.1109 / lpt.2011.2180711. ISSN  1041-1135. S2CID  26225783.
  13. ^ Lalanne, P .; Xugonin, JP .; Chavel, P. (2006). "Chuqur lamellar panjaralarining optik xususiyatlari: Bloch-mode tushunchasi". Lightwave Technology jurnali. Elektr va elektron muhandislar instituti (IEEE). 24 (6): 2442–2449. doi:10.1109 / jlt.2006.874555. ISSN  0733-8724. S2CID  39696410.
  14. ^ Karagodskiy, Vadim; Sedgvik, Forrest G.; Chang-Xaseyn, Konni J. (2010-07-26). "Yuqori to'lqin uzunlikdagi yuqori kontrastli panjarali reflektorlarning nazariy tahlili". Optika Express. Optik jamiyat. 18 (16): 16973–88. doi:10.1364 / oe.18.016973. ISSN  1094-4087. PMID  20721086.
  15. ^ Chang-Xaseyn, Konni J.; Yang, Veyzyan (2012-09-04). "Integratsiyalashgan optoelektronika uchun yuqori kontrastli panjaralar". Optik va fotonikadagi yutuqlar. Optik jamiyat. 4 (3): 379–440. doi:10.1364 / aop.4.000379. ISSN  1943-8206.
  16. ^ "Yuqori kontrastli panjarali erituvchi"
  17. ^ a b Karagodskiy, Vadim; Pesala, Bala; Kovalamoq, Kristofer; Xofmann, Verner; Koyama, Fumio; Chang-Xaseyn, Konni J. (2010-01-05). "Yuqori kontrastli panjara yordamida monolitik integrallangan ko'p to'lqinli VCSEL massivlari". Optika Express. Optik jamiyat. 18 (2): 694–9. doi:10.1364 / oe.18.000694. ISSN  1094-4087. PMID  20173889.
  18. ^ Vu, Tszen-Tsong; Vu, Shu-Syen; Lu, Tyan-Chang; Vang, Shing-Chung (2013-02-25). "GaN asosidagi yuqori kontrastli panjarali sirt chiqaradigan lazerlar". Amaliy fizika xatlari. AIP nashriyoti. 102 (8): 081111. doi:10.1063/1.4794081. ISSN  0003-6951.
  19. ^ Quyosh, Tianbo; Yang, Veytszyan; Karagodskiy, Vadim; Chjou, Veymin; Chang-Xaseyn, Konni (2012-02-09). Chang-Xaseyn, Konni J.; Koyama, Fumio; Uillner, Alan E.; Chjou, Veymin (tahr.). Yuqori kontrastli panjara to'lqin qo'llanmasida kam yo'qotish bilan sekin yorug'lik. 8270. SPIE. p. 82700A. doi:10.1117/12.909962.
  20. ^ W. Yang va C. J. Chang-Hasnain, "Yuqori kontrastli panjara ichi bo'sh yadroli to'lqin qo'llanmasidan foydalangan holda ultra ixcham optik kalit", Lazerlar va elektro-optikalar bo'yicha konferentsiya, OSA Technical Digest (CD) (Amerika Optik Jamiyati, 2013).
  21. ^ Chju, Li; Karagodskiy, Vadim; Chang-Xaseyn, Konni (2012-02-09). Chang-Xaseyn, Konni J.; Koyama, Fumio; Uillner, Alan E.; Chjou, Veymin (tahr.). Vertikaldan vertikalgacha optik biriktiruvchi roman. 8270. SPIE. p. 82700L. doi:10.1117/12.909414.