Dlaczego metalowe czujniki mają zrewolucjonizować wytwarzanie wiórów

Obraz SEM (kąt widzenia pochylony o 30°) skupionych metali w kształcie litery „U” Metaleny ze sztucznym wzorem ostrości

Jednym z bardziej niesamowitych nowych mikrourządzeń na horyzoncie są metaleny. Ta przeprojektowana soczewka w kształcie rombu jest cienka jak płytka z dwutlenku krzemu z wzorem maleńkich rowków wyrzeźbionych w powierzchni. Rowy są mniej więcej tej samej wielkości co długość fali światła i wpływają na przechodzenie fotonów przez płytę, skupiając się na nich.

To zamienia te płyty w płaskie soczewki. Ale prawdziwą korzyścią jest to, że można je wyrzeźbić na zwykłych chipach krzemowych, a tym samym wykonać na tych samych liniach produkcyjnych.

To duży krok. Do tej pory obiektywy zawsze były wykonywane osobno, a następnie składane w elementy optyczne. Korzystanie z metalensesów pozwoliłoby na znacznie łatwiejsze i tańsze wytwarzanie urządzeń takich jak aparaty w smartfonach. Metalenses może nawet pozwolić na zupełnie nowe konstrukcje elementów optycznych, takich jak chipy optyczne.

Teraz Mao Ye i współpracownicy z University of Michigan ujawniają kolejną sztuczkę: zestaw metalensesów, które skupiają światło na określonym wzorze, a nie na punkcie. Ma to znaczenie dla producentów chipów, którzy wykorzystują światło do wycinania określonych wzorów na powierzchni płyty krzemowej.

Nowa technika jest w zasadzie prosta. Chodzi o to, aby określony wzór okopów rzucał światło na określony punkt. Ale naukowcy dodają następnie kolejny wzór z nieco innym punktem skupienia, który nakłada się na pierwszy. Tworzy to linię ogniskową.

Dodanie większej liczby wzorów z różnymi nakładającymi się punktami ogniskowymi zwiększa złożoność powstałego wzoru. W zasadzie możliwe jest stworzenie dowolnego wzoru ogniskowego.

Ye i co demonstrują tę technikę, tworząc metalenses z ogniskowym wzorem w kształcie litery U i M. Ta demonstracja sprawdzająca zasadę pokazuje, jak można łączyć linie i krzywe w celu tworzenia bardziej złożonych wzorów. Zaproponowaliśmy i zademonstrowaliśmy nowe podejście do tworzenia metalensów, które skupiają światło na sztucznie zaprojektowanym wzorze zamiast na punkcie, jak mówią.

Technika ta ma szeroki zakres zastosowań, które obejmują kształtowanie wiązki: na przykład do cięcia laserowego, wyżarzania i selektywnej krystalizacji. Ale to właśnie w produkcji chipów ta technika jest najbardziej obiecująca. Ze względu na dużą gęstość energii, która koncentruje się na wzorze, tego rodzaju metaleny można potencjalnie zastosować w nanolitografii nowej generacji z ukierunkowanym wzorem nadrukowanym na soczewce, powiedzmy Ye i spółka.

Są jeszcze ulepszenia. Metaleny zaprojektowane przez Ye i współpracowników działają na jednej długości fali – w tym przypadku na czerwonym świetle o długości fali 685 nanometrów.

Ale inne grupy zaprojektowały metalensesy, które skupiają światło na różnych długościach fal. Zastosowanie tutaj tych samych technik powinno prowadzić do metalensów z wzorcami ogniskowymi, które działają dla wielu długości fal.

To interesująca praca, która pokazuje, w jaki sposób metalenses będą miały znaczący wpływ w nadchodzących miesiącach i latach.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1906.10681 : Metaleny ze sztucznym wzorem ostrości

ukryć