استعراض

مؤخرا، وزارة الطاقة الأمريكية (وزارة الطاقة) مختبر أرغون الوطني بالتعاون مع باحثين في جامعة هارفارد، لأول مرة في التقنيتين سوف تستخدم على نطاق واسع في الاتصالات البصرية، والحيوية والتصوير، ورادار ليزر (ليدار) النظام: أنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS ) وفائقة عدسة مستعبدين معا، أنتجت بنجاح في عدسة فرط تقع على منصة أعلى MEMS.

خلفية

أمس، "المرة الأولى في التاريخ! يستخدم العلماء إعادة الإعمار الذكاء الاصطناعي نظم الكم "المذكورة في المقال: العلماء استخدام أساليب الذكاء الاصطناعي، ودراسات الحالة للفيزياء الكم لاستكشاف عالم الابتكار. من بينها، جديرة جدا من الاهتمام لدينا هي:

دراسة "فيزياء الكم" و "الذكاء الاصطناعي" مزيج من هذين المتطورة تكنولوجيا معا.

اليوم، أصبح التكامل الابتكار متعدد التخصصات ومتعدد التخصصات والاتجاهات التكنولوجية الجديدة. اليوم، ودراسات الحالة الابتكار أريد أن أعرض، يجمع مرة أخرى اثنين من مجالات التكنولوجيا المتطورة: MEMS وعدسة فائقة.

أولا، نحن لفترة وجيزة تحت المعارف الأساسية ذات الصلة لفهم. أنظمة إلكترونية صغيرة (MEMS، الصغرى، والكهربائية والميكانيكية النظام)، المعروف أيضا باسم أنظمة إلكترونية صغيرة، مايكروسيستمز، ميكانيكا دقيقة، فإنه يشير إلى حجم عدة مليمترات أو حتى أقل في الأجهزة ذات التقنية العالية، هيكلها الداخلي بشكل عام في ميكرومتر أو حتى النانو، بل هو نظام المخابرات مستقل. وقد وضعت في الالكترونيات الدقيقة الفن (أشباه الموصلات تكنولوجيا التصنيع) على أساس التكامل من ضوئيه والحفر، رقيقة تقنية إنتاج الفيلم، وLIGA، متناهي الصغر السيليكون، غير السيليكون متناهي الصغر الدقة وتصنيع الآلات وغيرها من الأجهزة الميكانيكية الالكترونية ذات التقنية العالية. على سبيل المثال، فإنه في كثير من الأحيان تقنيات رقاقة مختبر قبل صفت، فإنه يرتبط ارتباطا وثيقا مع التكنولوجيا MEMS.

سوبر عدسة، وأنه هو المؤلف كثيرا ما يذكر في الآونة الأخيرة إدخال التكنولوجيا المتطورة. لفهم عدسة فائقة، فمن الضروري أن نفهم أولا والمواد فائقة (المادة الخارقة) والسطحية جدا (metasurface) هذين المفهومين.

يتعلق بما وارء، ويتحقق هيكل مصمم بشكل مصطنع، مع لا يمكن توفير الخصائص الفيزيائية استثنائية من المواد الطبيعية (على سبيل المثال: نفاذية سلبية، السماحية السلبية، معامل الانكسار السلبي، وغيرها) من المواد المركبة.

على أساس يتعلق بما وارء، بدأ العلماء إلى مزيد من الدراسة على السطح. سطح الترا (metasurface) هو بنية ثنائية الأبعاد باليد مع الخصائص الكهرومغناطيسية الخاصة للذرات في ترتيب معين مكونة، يسمح للتنظيم مرن لسعة الحادث الخفيفة، المرحلة، والاستقطاب، وما إلى ذلك، وجود قدرة قوية للسيطرة على مجال الضوء. مقارنة مع ارء، فقط على السطح لكسر الخصائص الكهرومغناطيسية من المواد التقليدية، واثنين من الأبعاد هيكل المادة الخارقة مستو أيضا يتغلب على صعوبة معالجة هيكل هذه المشاكل ثلاثية الأبعاد، والتكامل النانو البصرية، والتصغير الراحة.

قد يتكون سطح جدا من البنية النانوية وجود وظيفة العدسة، وبالتالي سيكون هناك عدسة فائقة. في الأولى، فائقة عدسة من قبل قسم الفيزياء التطبيقية في جامعة هارفارد البروفيسور فيديريكو كاباسو وفريق أبحاثها المتقدمة بولسون كلية جون الهندسة والعلوم التطبيقية (SEAS) في جامعة هارفارد. على عكس العدسات التقليدية، ميزة العدسات أكبر جدا هي: رقيقة (سمك النانو) والتصغير. وظيفتها هي أبعد من عدسة التقليدية، ومن المتوقع أن يقلب الجهاز البصري التقليدي ضخمة مرهقة مجموعة عدسة، مما يجعل كاميرا الهاتف، والنظارات، والواقع الافتراضي والواقع المعزز الأجهزة قد تصبح رقيقة جدا.

منذ وقت ليس ببعيد، أنا فقط إدخال جامعة هارفارد جون بولسون كلية الهندسة والعلوم التطبيقية (SEAS) الباحثين لتطوير فائقة واسعة المجال عدسة التكيفية (metalens)، والتي من المتوقع أن تصبح المقبلة "العين الاصطناعية".

(المصدر: كاباسو مختبر / هارفارد البحار)

يتعلق بما وارء والنظم الكهروميكانيكية الصغرى (MEMS) تكنولوجيا اثنين على ما يبدو لا علاقة لها، ولكن الباحثين يحاولون الجمع بينهما. على سبيل المثال، باحثون من جامعة ديوك الأميركية إلى الجمع بين هاتين التقنيتين، تصميم الجهاز الأول وجود المادة الخارقة خصائص الانبعاثات الأشعة تحت الحمراء، فإنه يمكن عرض لا يتغير بسرعة فقط نمط الأشعة تحت الحمراء، فإنه يمكن استخدامها لاستخدام الحرارة النفايات. وبالإضافة إلى ذلك، من المتوقع أيضا هذه المادة الخارقة إعادة التشكيل ليتم تطبيقها على ديناميكية الأشعة تحت الحمراء عباءة البصرية، والمتوسطة معامل الانكسار السلبي في نطاق الأشعة تحت الحمراء.

(المصدر: مرجع [2])

ابتكار

مؤخرا، وزارة الطاقة الأمريكية (وزارة الطاقة) مختبر أرغون الوطني بالتعاون مع باحثين في جامعة هارفارد، لأول مرة في التقنيتين سوف تستخدم على نطاق واسع في الاتصالات البصرية، والحيوية والتصوير، ورادار ليزر (ليدار) النظام: أنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS ) وفائقة عدسة مستعبدين معا، أنتجت بنجاح في عدسة فرط تقع على منصة أعلى MEMS.

ويستند هذا الرقم على وجهة نظر عن قرب سطح مستو فائقة عدسة (الحافة) من الماسح الضوئي MEMS متكاملة. MEMS والجمع بين عدسة فائقة، من خلال الجمع بين مزايا سرعة عالية ودقة التحكم في واجهة الموجة دينامية تجهيز المكاني، والتلاعب الضوء في أجهزة الاستشعار. يتم التقاط الصورة بواسطة المجهر الضوئي مركز مختبر أرغون الوطني المواد النانوية.

(المصدر: مختبر أرغون الوطني)

تم دمج هذا الرقم إلى وجهة نظر عن قرب عدسة بالاستناد إلى سطح الطائرة من السوبر (التعميم) من ماسح ضوئي MEMS. MEMS والجمع بين عدسة فائقة، من خلال الجمع بين مزايا سرعة عالية ودقة التحكم في واجهة الموجة دينامية تجهيز المكاني، والتلاعب الضوء في أجهزة الاستشعار. يتم التقاط الصورة بواسطة المجهر الضوئي مركز مختبر أرغون الوطني المواد النانوية.

(المصدر: مختبر أرغون الوطني)

أرجون المركز الوطني مختبر المواد النانوية (منشأة المستخدم العلمية من وزارة الخارجية الامريكية من مكتب الطاقة) المسؤولة عن تصنيع ومجموعة أجهزة النانو دانيال لوبيز، كاباسو وأربعة مؤلفي على مجلة "APL الضوئيات" نشرت مقالا بعنوان " التي تعتمد على تقنية MEMS ديناميكية عدسة فائقة السطح "(" عدسة ديناميكية metasurface تعتمد على تقنية MEMS. ") ورقة واصفا نتائج البحوث.

والنتيجة النهائية هي نوع جديد من البحوث التي تركز ضوء نظام الأشعة تحت الحمراء والذي يجمع بين أفضل سمات كل من التكنولوجيات، ويقلل من حجم النظام البصري، ويمكن استخدامها لمسح المناطق المحيطة بها السيارات بدون طيار والشاحنات.

تكنولوجيا

عدسة هو أرق وأخف وزنا من التقليدية فائقة عدسة، ويمكن تصنيعها باستخدام تقنيات مماثلة لتصنيع رقائق الكمبيوتر. وفي الوقت نفسه، MEMS هي الأجهزة الميكانيكية الصغيرة من قبل المنقولة المرآة الصغيرة منها.

وقال دانيال لوبيز: "بالنسبة للعديد من هذه الأجهزة هي حاسمة للتكنولوجيا اليوم لديهم كل قطاع تقريبا، من أكياس الهواء سيارة لتفعيل الهاتف الذكي GPS، يمكنك ان ترى وجود هذه الأجهزة .."

في ورقة، ووصف الباحثون كيف يتم تصنيعها واختبارها إلى الجهاز الجديد. قطر من هذه الأجهزة هو 900 ميكرون ويبلغ سمكها 10 ميكرون (سمك شعرة الإنسان حوالي 50 ميكرون).

في النظام البصري في إدماج هذه التكنولوجيات، وهما MEMS مسح مرآة تعكس الضوء، ثم العدسة قد تركز خفيفة للغاية ودون المكونات البصرية إضافية، مثل التركيز العدسات. ارجون المختبر الوطني وفريق جامعة هارفارد للقانون الجمع بنجاح التقنيتين معا، دون التأثير على أداء كل منهما.

والهدف النهائي هو، الآن باستخدام نفس التقنية لتصنيع جهاز إلكتروني، وانتاج جميع مكونات النظام البصري: MEMS، ومصدر للضوء على أساس الجهاز البصري فائقة السطح. وقال لوبيز: "وبعد ذلك، من حيث المبدأ، على النظام البصري يمكن أن تكون رقيقة مثل بطاقة الائتمان."

في الوقت الحاضر، واللجنة الوطنية مختبر مركز المواد النانوية أرجون، البحار ومركز جامعة هارفارد لأنظمة النانو (جزء من البنى التحتية التعاونية الوطنية لتقنية النانو US) العلماء يعملون معا لمواصلة تطوير تطبيقات جديدة التقنيات اثنين.

قيمة

وهذه العدسات تقع على الجهاز MEMS، وتعزيز نظام يدار للمركبات بدون طيار لقيادة الطريق. وعلى سبيل المقارنة، فإن النظام يدار الحالي بمسح عقبة بها مباشرة، فقط بضعة أقدام وقطرها.

وقال لوبيز: "تحتاج خاص، كبيرة، عدسة الثقيلة، ولكن أيضا على الحاجة إلى الأشياء الميكانيكية لنقلها، فإنه سيصبح بطيئة ومكلفة".

وقال كاباسو: "هذه هي المرة الأولى في التاريخ التي تجمع بين التكنولوجيا بنجاح MEMS والتكنولوجيا فائقة عدسة، فهي تقنية متوافقة للغاية لتحقيق هذا الهدف، وسوف تجلب عالية السرعة وخفة الحركة، وظائف غير مسبوقة النظام البصري."

الكلمة

سوبر العدسات، ويتعلق بما وارء، الاتصالات البصرية، MEMS، ليدار، البصرية

المواد المرجعية

[1]

[2] X. ليو، W.J. باديلا "إعادة التشكيل درجة حرارة الغرفة المادة الخارقة باعث الأشعة تحت الحمراء"، بصريات، المجلد 4، العدد 4، 430-433 (2017).

دوى: 10.1364 / optica.4.000430

[3] Tapashree روي، شويان تشانغ ايل ونج جونج، ماريانو Troccoli، فيديريكو كاباسو، دانيال لوبيز. عدسة metasurface ديناميكية تعتمد على تقنية MEMS . APL الضوئيات 2018 (3)؛ (2): 021302 دوى: 10.1063 / 1.5018865