งานฝีมือ

การทำงานร่วมกับเพื่อนร่วมงานที่ Stanford และ The Dow Chemical Company นักวิจัยจาก University of Illinois at Urbana-Champaign ประดิษฐ์ micro-optics 3-D birefringent gradient refractive index (GRIN) โดยการกัดโครงสร้างไมโคร Si ที่ขึ้นรูปล่วงหน้าด้วยเคมีไฟฟ้า เช่น เสาสี่เหลี่ยมจัตุรัส โครงสร้าง PSi ด้วยโปรไฟล์ดัชนีการหักเหของแสงที่กำหนด Paul Braun, Ivan Racheff ศาสตราจารย์ด้านวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมแห่งรัฐอิลลินอยส์อธิบายว่า "การเกิดขึ้นและการเติบโตของเลนส์ทรานส์ฟอร์มในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาได้ทำให้ความสนใจในการใช้เลนส์ GRIN เพื่อควบคุมการแพร่กระจายของแสงกลับคืนมาอีกครั้ง" "ในงานนี้ เราได้ค้นพบวิธีจับคู่รูปร่างเริ่มต้นของโครงสร้างไมโครซิลิคอนกับเงื่อนไขการกัดเพื่อให้ได้ชุดคุณสมบัติทางแสงที่พึงปรารถนา ตัวอย่างเช่น องค์ประกอบเหล่านี้แสดงฟังก์ชันแสงที่ขึ้นกับโพลาไรเซชันใหม่ ซึ่งรวมถึงการแยก และการมุ่งเน้นขยายการใช้ซิลิกอนที่มีรูพรุนสำหรับการใช้งานโฟโตนิกส์แบบบูรณาการที่หลากหลาย "กุญแจสำคัญคือคุณสมบัติทางแสงเป็นฟังก์ชันของกระแสกัด" เบราน์กล่าว "ถ้าคุณเปลี่ยนกระแสการกัด แสดงว่าคุณเปลี่ยนดัชนีการหักเหของแสง นอกจากนี้ เรายังคิดว่าความจริงที่ว่าเราสามารถสร้างโครงสร้างในซิลิคอนได้นั้นมีความสำคัญ งานฝีมือ เนื่องจากซิลิคอนมีความสำคัญต่อการประยุกต์ใช้งานเซลล์แสงอาทิตย์ การสร้างภาพ และออปติกแบบบูรณาการ "การสาธิตของเราโดยใช้แพลตฟอร์มซิลิกอนที่กำหนดรูปแบบการพิมพ์สามมิติ ไม่เพียงแต่แสดงพลังของออพติค GRIN เท่านั้น แต่ยังแสดงให้เห็นในรูปแบบฟอร์มแฟคเตอร์และวัสดุที่น่าสนใจสำหรับการรวมเข้าภายในวงจรรวมโทนิค" นีล ครูเกอร์ อดีตปริญญาเอกกล่าว นักศึกษาในกลุ่มวิจัยของ Braun และเป็นผู้ เขียนบทความเรื่อง "Porous Silicon Gradient Refractive Index Micro-Optics" ซึ่งปรากฏในNano Letters "ความแปลกใหม่ที่แท้จริงของงานของเราคือเรากำลังทำสิ่งนี้ในองค์ประกอบออพติคอลสามมิติ" ครูเกอร์ซึ่งเพิ่งเข้าร่วมกับ Honeywell Aerospace ในฐานะนักวิทยาศาสตร์ในเทคโนโลยีขั้นสูงกล่าวเสริม "สิ่งนี้ช่วยเพิ่มการควบคุมพฤติกรรมของโครงสร้างของเรา เนื่องจากแสงจะตามเส้นทางออปติคัลโค้งในสื่อที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันทางออปติคอล เช่น องค์ประกอบ GRIN ลักษณะการหักเหของแสงของโครงสร้างเหล่านี้เป็นโบนัสเพิ่มเติม เนื่องจากเอฟเฟกต์ birefringent/GRIN ที่จับคู่กันจะเปิดโอกาสให้องค์ประกอบ GRIN เพื่อดำเนินการเลือกโพลาไรซ์ที่แตกต่างกัน" นักวิจัยกล่าวว่า PSi ได้รับการศึกษาในขั้นต้นเนื่องจากการเรืองแสงที่มองเห็นได้ที่อุณหภูมิห้อง แต่เมื่อเร็ว ๆ นี้ ตามที่รายงานนี้และรายงานอื่น ๆ ได้แสดงให้เห็นแล้ว ได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นวัสดุออปติคอลอเนกประสงค์ เนื่องจากรูพรุนระดับนาโน (และดัชนีการหักเหของแสง) สามารถ ถูกมอดูเลตระหว่างการผลิตไฟฟ้าเคมี "ความสวยงามของกระบวนการผลิต 3 มิตินี้คือความรวดเร็วและปรับขนาดได้" Weijun Zhou จาก Dow ให้ความเห็น "ส่วนประกอบ GRIN ที่มีโครงสร้างระดับนาโนขนาดใหญ่สามารถสร้างขึ้นได้อย่างง่ายดายเพื่อรองรับการใช้งานในอุตสาหกรรมใหม่ๆ ที่หลากหลาย เช่น การสร้างภาพขั้นสูง กล้องจุลทรรศน์ และการสร้างลำแสง" "เนื่องจากกระบวนการแกะสลักทำให้เกิดการปรับดัชนีการหักเหของแสง วิธีการนี้ทำให้สามารถแยกประสิทธิภาพของออปติกและรูปร่างทางกายภาพขององค์ประกอบออปติคอลได้" เบราน์กล่าวเสริม "ตัวอย่างเช่น เลนส์สามารถขึ้นรูปได้โดยไม่ต้องเป็นไปตามรูปร่างที่เรานึกถึงสำหรับเลนส์ ซึ่งเปิดโอกาสใหม่ในการออกแบบเลนส์ซิลิกอนในตัว"