المغير Eoالسلسلة: جهاز التحكم في استقطاب الأغشية الرقيقة من الليثيوم نيوبات عالي السرعة، والجهد المنخفض، وصغير الحجم
موجات الضوء في الفضاء الحر (وكذلك الموجات الكهرومغناطيسية ذات الترددات الأخرى) هي موجات قص، واتجاه اهتزاز مجالاتها الكهربائية والمغناطيسية له اتجاهات مختلفة محتملة في المقطع العرضي المتعامد مع اتجاه الانتشار، وهي خاصية الاستقطاب من الضوء. للاستقطاب قيمة تطبيقية مهمة في مجالات الاتصالات البصرية المتماسكة، والكشف الصناعي، والطب الحيوي، واستشعار الأرض عن بعد، والجيش الحديث، والطيران والمحيطات.
في الطبيعة، من أجل التنقل بشكل أفضل، طورت العديد من الكائنات الحية أنظمة بصرية يمكنها تمييز استقطاب الضوء. فعلى سبيل المثال، للنحل خمس عيون (ثلاث عيون مفردة، وعينان مركبتان)، تحتوي كل منها على 6300 عين صغيرة، مما يساعد النحل في الحصول على خريطة استقطاب الضوء في جميع الاتجاهات في السماء. يمكن للنحلة استخدام خريطة الاستقطاب لتحديد موقع الأنواع الخاصة بها وتوجيهها بدقة إلى الزهور التي تجدها. لا يمتلك البشر أعضاء فسيولوجية مشابهة للنحل لاستشعار استقطاب الضوء، ويحتاجون إلى استخدام معدات اصطناعية لاستشعار استقطاب الضوء ومعالجته. ومن الأمثلة النموذجية على ذلك استخدام النظارات المستقطبة لتوجيه الضوء من صور مختلفة إلى العين اليسرى واليمنى في استقطابات متعامدة، وهو مبدأ الأفلام ثلاثية الأبعاد في السينما.
يعد تطوير أجهزة التحكم في الاستقطاب البصري عالية الأداء هو المفتاح لتطوير تكنولوجيا تطبيقات الضوء المستقطب. تشتمل أجهزة التحكم في الاستقطاب النموذجية على مولد حالة الاستقطاب، وجهاز تشويش إذاعي، ومحلل الاستقطاب، وجهاز التحكم في الاستقطاب، وما إلى ذلك. وفي السنوات الأخيرة، تعمل تكنولوجيا معالجة الاستقطاب البصري على تسريع التقدم والاندماج العميق في عدد من المجالات الناشئة ذات الأهمية الكبيرة.
أخذالاتصالات البصريةعلى سبيل المثال، مدفوعا بالطلب على نقل البيانات على نطاق واسع في مراكز البيانات، لمسافات طويلة متماسكةبصريتنتشر تكنولوجيا الاتصالات تدريجيًا إلى تطبيقات التوصيل البيني قصيرة المدى التي تكون حساسة للغاية للتكلفة واستهلاك الطاقة، ويمكن أن يؤدي استخدام تقنية معالجة الاستقطاب إلى تقليل التكلفة واستهلاك الطاقة بشكل فعال لأنظمة الاتصالات البصرية المتماسكة قصيرة المدى. ومع ذلك، في الوقت الحاضر، يتم التحكم في الاستقطاب بشكل أساسي من خلال المكونات الضوئية المنفصلة، مما يحد بشكل خطير من تحسين الأداء وخفض التكلفة. مع التطور السريع لتكنولوجيا التكامل الإلكتروني البصري، يعد التكامل والرقاقة من الاتجاهات المهمة في التطوير المستقبلي لأجهزة التحكم في الاستقطاب البصري.
ومع ذلك، فإن الأدلة الموجية الضوئية المحضرة في بلورات نيوبات الليثيوم التقليدية لها عيوب تتمثل في تباين معامل الانكسار الصغير وقدرة ربط المجال البصري الضعيفة. من ناحية، حجم الجهاز كبير، ومن الصعب تلبية احتياجات تطوير التكامل. ومن ناحية أخرى، فإن التفاعل الكهروضوئي ضعيف، والجهد الدافع للجهاز مرتفع.
في السنوات الأخيرة،الأجهزة الضوئيةحققت مواد الأغشية الرقيقة المعتمدة على الليثيوم نيوبات تقدمًا تاريخيًا، حيث حققت سرعات أعلى وفولتية قيادة أقل من التقليديةالأجهزة الضوئية الليثيوم نيوبات، لذلك يتم تفضيلهم من قبل الصناعة. في الأبحاث الحديثة، تم تحقيق رقاقة التحكم في الاستقطاب البصري المتكاملة على منصة التكامل الضوئي للأغشية الرقيقة من الليثيوم نيوبات، بما في ذلك مولد الاستقطاب، وجهاز التشويش، ومحلل الاستقطاب، وجهاز التحكم في الاستقطاب والوظائف الرئيسية الأخرى. المعلمات الرئيسية لهذه الرقائق، مثل سرعة توليد الاستقطاب، ونسبة انقراض الاستقطاب، وسرعة اضطراب الاستقطاب، وسرعة القياس، قد سجلت أرقامًا قياسية عالمية جديدة، وأظهرت أداءً ممتازًا في السرعة العالية، والتكلفة المنخفضة، وعدم فقدان التعديل الطفيلي، وانخفاض محرك الجهد. نتائج البحث لأول مرة تحقق سلسلة من الأداء العالينيوبات الليثيومأجهزة التحكم بالاستقطاب البصري للأغشية الرقيقة، والتي تتكون من وحدتين أساسيتين: 1. دوران/مقسم الاستقطاب، 2. مقياس تداخل Mach-zindel (الشرح>)، كما هو موضح في الشكل 1.
وقت النشر: 26 ديسمبر 2023