Language
Country/Area
No result found
سر الموجات ذات الفتحات: لماذا يمكنها تعزيز شدة الضوء بشكل كبير؟
مع تقدم التكنولوجيا بوتيرة سريعة، تتسارع أيضًا وتيرة التطوير في مجال الفوتونيات. ومن بينها، الموجات الموجهة ذات الفتحة، باعتبارها نوعًا جديدًا من تكنولوجيا الموجات الموجهة الضوئية، والتي تجذب انتباه العلماء بسرعة. ويستخدم بنية المواد ذات معامل الانكسار العالي والأخاديد ذات معامل الانكسار المنخفض لتحقيق احتجاز قوي وتوجيه للضوء، ويظهر إمكانات كبيرة في مجالات تطبيقية متعددة.
مبدأ التشغيل
يعتمد مبدأ تشغيل الموجهات الشقوقية على عدم استمرارية المجال الكهربائي (حقل E) عند واجهات ذات معامل انكسار مرتفع. وفقًا لمعادلات ماكسويل، من أجل تلبية استمرارية المكون المنتظم لحقل الإزاحة الكهربائية عند واجهة الوسيط، يجب أن يكون المجال الكهربائي المقابل غير مستمر على جانب معامل الانكسار المنخفض وأن يكون له سعة أعلى.
عندما يتم تعزيز قوة المجال الكهربائي للمادة ذات معامل الانكسار العالي بشكل كبير في منطقة الأخدود، تصل شدة الضوء في الأخدود إلى مستوى لا يمكن تحقيقه بواسطة الموجهات الموجية التقليدية.
تاريخ الاختراع
يعود تاريخ ظهور الموجهات الموجية ذات الفتحات إلى عام 2003، عندما اكتشف فيلسون روزا دي ألميدا وكارلوس أنجولو باريوس من جامعة كورنيل هذه الظاهرة عن طريق الصدفة أثناء البحث النظري على الموجهات الموجية الفوتونية المصنوعة من السيليكون المتوافق للغاية. في عام 2004، أبلغ الباحثون عن أول موجه شقي تم تنفيذه في نظام مادة Si/SiO2 وأظهروا ذلك بنجاح تجريبياً عند طول موجة تشغيل يبلغ 1.55 ميكرون.وفي وقت لاحق، تم اقتراح العديد من هياكل الموجات الموجهة استنادًا إلى مفهوم الموجات الموجهة ذات الفتحة وتم التحقق منها، مما عزز تقدم الفوتونيات.
تكنولوجيا الإنتاج
يمكن تصنيع الموجهات الشقوقية باستخدام مجموعة متنوعة من تقنيات التصنيع النانوية الدقيقة، بما في ذلك الطباعة الحجرية باستخدام حزمة الإلكترونات، والطباعة الضوئية، والترسيب الكيميائي للبخار (CVD)، والأكسدة الحرارية، والحفر الأيوني التفاعلي، وغيرها. لقد سمحت هذه التقنيات التقليدية للباحثين بتصنيع موجهات شقية بتكوينات مختلفة في أنظمة مواد مختلفة مثل Si/SiO2 وSi₃N₄/SiO2.على الرغم من أن تكنولوجيا تصنيع الموجهات الشقوقية لا تزال تواجه تحديات، إلا أنها قادرة على توجيه الضوء على نطاق أصغر من الموجهات التقليدية، وهو ما قد يفتح الباب أمام العديد من التطبيقات الجديدة.
آفاق التطبيق
إن الميزة الأكثر أهمية لموجهات الفتحات هي أنها قادرة على توليد سعة عالية للمجال الكهربائي وكثافة الضوء في المواد ذات معامل الانكسار المنخفض، مما يمكنها من إظهار إمكانات تفاعلية فعالة في الفوتونيات المتكاملة مثل التبديل البصري والتضخيم البصري والكشف . بالإضافة إلى هذه التطبيقات الأساسية، يمكن لموجهات الفتحة تحسين حساسية أجهزة الاستشعار الضوئية بشكل كبير، وكفاءة المجسات الضوئية في المجال القريب، وحتى أجهزة فصل موجهات الفتحة المصممة بترددات تيراهرتز يمكنها تحقيق انتشار منخفض الخسارة، والذي يتمتع بمجموعة واسعة من التطبيقات. مساحة التطبيق.
خاتمة مع تطور تقنية الموجات الموجهة ذات الفتحة، أصبحت فرعًا مهمًا في مجال الفوتونيات، مما يوفر إمكانيات لا حصر لها. إن استمرار العلماء في تجربة واستكشاف هذه التكنولوجيا، سواء في الهياكل المتنوعة القائمة على الأخاديد أو في التطبيقات في مختلف الصناعات، سوف يجلب المزيد من الابتكار والتحديات لتصميم الأجهزة البصرية المستقبلية. هل ستقودنا التطورات التكنولوجية المستقبلية إلى عصر تصبح فيه الفوتونيات منتشرة في كل مكان؟