पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य मेटासुरफेस एक पिकोसेकंद से भी कम समय में असंगत प्रकाश चलाता है

मेटासर्फ्स और नैनोफोटोनिक्स में नवीनतम प्रगति से चित्रण, अमेरिका में शोधकर्ताओं ने एक नया प्रकाश स्रोत तैयार किया है जो अल्ट्राशॉर्ट टाइमस्केल्स पर असंगत प्रकाश के बीम को चला सकता है। द्वारा विकसित इगल ब्रेनर और न्यू मैक्सिको में सैंडिया नेशनल लेबोरेटरीज में सहयोगियों, स्रोत में पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य मेटासुरफेस है जो क्वांटम डॉट्स के साथ एम्बेडेड है। आगे के विकास के साथ, अवधारणा का उपयोग आभासी वास्तविकता डिस्प्ले, स्वायत्त वाहनों के सेंसर और प्रकाश व्यवस्था में सुधार के लिए किया जा सकता है।

एक ऑप्टिकल मेटासुरफेस में छोटे घटकों का एक पैटर्न होता है, जिनमें से प्रत्येक प्रकाश के साथ इंटरैक्ट करता है। इन घटकों के सामूहिक प्रभाव से एक मेटासुरफेस के ऑप्टिकल गुण उत्पन्न होते हैं और फ्लैट लेंस जैसे उपयोगी ऑप्टिकल घटकों को बनाने के लिए मेटासर्फ्स का उपयोग किया जा सकता है। पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य मेटासर्फ्स में ऑप्टिकल गुण होते हैं जिन्हें नियंत्रित तरीकों से बदला जा सकता है, और भी अधिक संभावित अनुप्रयोग खोल सकते हैं।

हाल ही में, शोधकर्ताओं ने पुन: उपयोग योग्य मेटासर्फ्स बनाए हैं जो लेजर प्रकाश को विशिष्ट दिशाओं में ले जा सकते हैं। यह संभव था क्योंकि लेजर प्रकाश सुसंगत है - सभी प्रकाश चरण में और समान तरंग दैर्ध्य पर हैं।

हालांकि, यह बीम स्टीयरिंग असंगत प्रकाश के लिए हासिल नहीं किया गया है जो एलईडी और गरमागरम बल्ब जैसे दैनिक स्रोतों द्वारा उत्सर्जित होता है। "वर्तमान में, कोई 'उपकरण' नहीं है जो एक एलईडी की तरह प्रकाश का उत्सर्जन कर सकता है, और एक ही समय में एक विशेष दिशा में उत्सर्जन को गतिशील रूप से बढ़ा सकता है," ब्रेनर बताते हैं।

क्वांटम डॉट्स

अपने अध्ययन में, सैंडिया टीम ने एक नई मेटासुरफेस डिजाइन करके इस कमी को दूर किया। उनके डिजाइन में एक अपवर्तक ब्रैग दर्पण पर तैनात क्वांटम डॉट-एम्बेडेड मेटासुरफेस है। यह एक दर्पण है जो अलग-अलग अपवर्तक सूचकांकों के साथ समय-समय पर व्यवस्थित परतों से बना होता है। एक ब्रैग दर्पण तरंग दैर्ध्य के एक संकीर्ण बैंड में प्रकाश को दर्शाता है, जबकि अन्य प्रकाश को पार करने की अनुमति देता है।

प्रत्येक क्वांटम डॉट असंगत प्रकाश का उत्सर्जन करता है और उनके प्रयोगों में, ब्रेनर की टीम ने देखा कि मेटासुरफेस ने क्वांटम डॉट्स से असंगत प्रकाश को चरण परिवर्तन से गुजरना पड़ा। ये परिवर्तन प्रकाश को कोणों की एक विस्तृत श्रृंखला में फैलने से रोकते हैं - और इसके बजाय अधिकांश प्रकाश एक दिशा में फैलने का कारण बनते हैं।

मेटासुरफेस पर दो अलग-अलग लेजर दालों को फायर करके प्रकाश के प्रसार की दिशा को नियंत्रित किया जाता है। एक नाड़ी मेटासुरफेस के अपवर्तक सूचकांक को अस्थायी रूप से संशोधित करती है, जबकि दूसरी नाड़ी क्वांटम डॉट्स को प्रकाश उत्सर्जित करने का कारण बनती है। यह वह संशोधन है जो उत्सर्जित प्रकाश को नियंत्रित करता है।

ब्रेनर बताते हैं, "हम 70 डिग्री की सीमा में मेटासुरफेस में एम्बेडेड क्वांटम डॉट्स से असंगत उत्सर्जन को चलाने में सक्षम थे।" क्या अधिक है, प्रकाश को सब-पिकोसेकंड टाइमस्केल्स पर चलाया जा सकता है।

ब्रेनर बताते हैं कि डिजाइन ज्यादातर भविष्य में सुधार के लिए बहुत जगह के साथ, अभी के लिए अवधारणा का एक प्रमाण है। "एक अंतिम उपकरण में, इस पैटर्न को विद्युत रूप से पुन: कॉन्फ़िगर करना होगा, ताकि अंत में आपके पास उत्सर्जन के कोण को पुन: प्रोग्राम करने के लिए एक एलईडी और कई अन्य संपर्कों का संयोजन हो," वे कहते हैं।

अधिक विकास की जरूरत है

टीम स्वीकार करती है कि उनकी तकनीक का व्यावसायीकरण अभी भी कई साल दूर है। फिर भी अब तक प्राप्त परिणामों के आधार पर, वे आशा करते हैं कि अन्य शोधकर्ता प्रौद्योगिकियों की विस्तृत श्रृंखला के बारे में सोचना शुरू कर देंगे जो असंगत प्रकाश के नियंत्रित हेरफेर से लाभान्वित हो सकते हैं।

स्टेपिंग मोटर्स का उपयोग करके माइक्रोवेव मेटासुरफेस को फिर से कॉन्फ़िगर किया गया है

ब्रेनर कहते हैं, "हो सकता है कि इस प्रकार का डिवाइस स्टीयर करने योग्य लेजर को प्रतिस्थापित कर सके," यह कहते हुए कि इसका उपयोग प्रकाश व्यवस्था में ऊर्जा खपत को कम करने के लिए किया जा सकता है।

अन्य संभावित अनुप्रयोगों में छोटे डिस्प्ले शामिल हैं जो कम-शक्ति वाले एल ई डी का उपयोग करके होलोग्राफिक छवियों को सीधे आंखों पर प्रोजेक्ट कर सकते हैं। यह आभासी और संवर्धित वास्तविकता उपकरणों के लिए विशेष रूप से उपयोगी होगा - उन्हें लेजर-आधारित प्रणालियों की तुलना में कहीं अधिक सरल और सस्ता बना देगा। कहीं और, मेटासुरफेस रिमोट सेंसिंग में उपयोगी हो सकता है। इसमें सेल्फ-ड्राइविंग वाहनों द्वारा अपने परिवेश की कल्पना करने के लिए उपयोग किए जाने वाले LIDAR सिस्टम शामिल हैं।

में अनुसंधान वर्णित है नेचर फोटोनिक्स.

• एसईओ संचालित सामग्री और पीआर वितरण। आज ही प्रवर्धित हो जाओ।
• प्लेटोआईस्ट्रीम। Web3 डेटा इंटेलिजेंस। ज्ञान प्रवर्धित। यहां पहुंचें।
• मिंटिंग द फ्यूचर डब्ल्यू एड्रिएन एशले। यहां पहुंचें।
• स्रोत: https://physicsworld.com/a/reconfigurable-metasurface-steers-incoherent-light-in-less-than-a-picosecond/