इज़राइल में भौतिकविदों ने एक सूक्ष्म-ऑप्टिकल तत्व मुद्रित किया है जो ऑप्टिकल फाइबर के अंत में एक मुड़ी हुई बेसेल किरण उत्पन्न करता है। पॉलिमर डिवाइस में प्रकाश कोलिमेशन के लिए एक परवलयिक लेंस और एक हेलिकल एक्सिकॉन होता है जो प्रकाश को मोड़ता है। शोधकर्ताओं के अनुसार, उनका काम दर्शाता है कि कैसे परिष्कृत बीम आकार उत्पन्न करने वाले तत्वों को ऑप्टिकल फाइबर में एकीकृत किया जा सकता है। ऐसे उपकरण विभिन्न प्रकार की ऑप्टिकल प्रौद्योगिकियों के लिए अनुकूलित प्रकाश किरणें प्रदान कर सकते हैं।
अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला - उदाहरण के लिए, संचार, सेंसिंग और इमेजिंग सहित - ऑप्टिकल फाइबर पर निर्भर करती है। इन तंतुओं से निकलने वाले प्रकाश को आमतौर पर बड़े ऑप्टिकल तत्वों का उपयोग करके हेरफेर और संचालित किया जाता है। माइक्रो-ऑप्टिक्स को इन तत्वों के आकार को कम करने, उनके कार्य का विस्तार करने और लागत में कटौती करने के एक तरीके के रूप में देखा जाता है। उन्हें सीधे ऑप्टिकल फाइबर पर एकीकृत करना विशेष रूप से फायदेमंद हो सकता है।
प्रकाश को बेसेल बीम में आकार देना, एक प्रकार का मुड़ा हुआ प्रकाश जो कक्षीय कोणीय गति को वहन करता है, विवर्तन के प्रतिरोध और फोकस की बड़ी गहराई के कारण फायदेमंद है। ये ऑप्टिकल चिमटी और सामग्री प्रसंस्करण जैसे विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए आशाजनक विशेषताएं हैं।
"ऑप्टिकल फाइबर से सीधे बेसेल बीम बनाने की क्षमता का उपयोग कण हेरफेर या फाइबर-एकीकृत उत्तेजित उत्सर्जन कमी माइक्रोस्कोपी के लिए किया जा सकता है, एक तकनीक जो सुपर-रिज़ॉल्यूशन छवियां उत्पन्न करती है," श्लोमी लाइटमैन बताते हैं। सोरेक परमाणु अनुसंधान केंद्र.
बेसेल बीम अक्सर एक शंकु के आकार के लेंस के माध्यम से गॉसियन बीम पर ध्यान केंद्रित करके बनाए जाते हैं जिसे एक्सिकॉन के रूप में जाना जाता है। हालाँकि एक्सिकॉन जैसे जटिल ऑप्टिकल तत्वों को पहले ऑप्टिकल फाइबर में जोड़ा गया है, लाइटमैन और सहकर्मियों का कहना है कि निर्माण प्रक्रियाएँ चुनौतीपूर्ण हैं। प्रक्रिया को सरल बनाने और निर्माण समय को कम करने के लिए उन्होंने 3डी डायरेक्ट लेजर राइटिंग (3डी-डीएलडब्ल्यू) की ओर रुख किया।
3डी-डीएलडब्ल्यू में, एक प्रकाश संवेदनशील सामग्री को फेमटोसेकंड लेजर का उपयोग करके दो-फोटॉन अवशोषण प्रक्रिया के माध्यम से पॉलिमराइज़ किया जाता है। चूंकि केवल छोटे क्षेत्र जहां दो-फोटॉन अवशोषण होता है, वे ठोस हो जाते हैं, तकनीक उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाले 3डी तत्वों के निर्माण को सक्षम बनाती है।
टीम ने एक ऑप्टिकल फाइबर के अंत में 110 माइक्रोमीटर ऊंचा, 60 माइक्रोमीटर व्यास वाला ऑप्टिकल उपकरण मुद्रित किया। डिवाइस में 27 µm फोकल लंबाई वाला एक परवलयिक लेंस और 30 µm त्रिज्या और 23 µm की ऊंचाई के शंकु के साथ एक एक्सिकॉन शामिल था। परवलयिक लेंस को फाइबर से व्यापक रूप से विवर्तित प्रकाश को संरेखित करने और इसे हेलिकल एक्सिकॉन में केंद्रित करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। एक्सिकॉन में एक पेचदार संरचना थी जिसे प्रकाश में कक्षीय कोणीय गति जोड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया था।
एक बार डिवाइस मुद्रित हो जाने के बाद, इस प्रक्रिया में लगभग चार मिनट लगे, शोधकर्ताओं ने माइक्रो-ऑप्टिकल डिवाइस वाले फाइबर को फाइबर लेजर में जोड़ दिया। फिर उन्होंने एक उद्देश्य-निर्मित ऑप्टिकल माप प्रणाली का उपयोग करके इसके प्रदर्शन का परीक्षण किया।
उन्होंने पाया कि डिवाइस ने 10 माइक्रोन की प्रारंभिक चौड़ाई के साथ एक गाऊसी-बेसेल बीम उत्पन्न किया। 2 मिमी की दूरी के साथ, इसका विस्तार 30 µm की चौड़ाई तक हुआ। शोधकर्ताओं के अनुसार, समान प्रारंभिक चौड़ाई वाला एक गॉसियन बीम समान दूरी पर 270 µm की चौड़ाई तक पहुंच जाएगा, यह दर्शाता है कि उनके उपकरण द्वारा उत्पादित बीम एक विवर्तन-मुक्त किरण है।
सूक्ष्म-ऑप्टिकल तत्व द्वारा उत्पन्न प्रकाश की किरण का कक्षीय कोणीय संवेग मान 1 भी पाया गया ħ प्रति फोटॉन, जैसा कि अपेक्षित था। आने वाली लेजर किरण में कोई कक्षीय कोणीय गति नहीं थी।
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चूँकि यह उपकरण कार्बनिक प्रकाश-संवेदनशील पॉलिमर से मुद्रित किया गया था, शोधकर्ताओं को चिंता थी कि समय के साथ इसे लेजर-प्रेरित क्षति और सीमित यांत्रिक स्थिरता का सामना करना पड़ सकता है। जब उन्होंने धीरे-धीरे लेजर शक्ति को अधिकतम ऑप्टिकल घनत्व 3.8 मेगावाट/सेमी तक बढ़ा दिया2 बीम संपत्तियों पर कोई स्पष्ट प्रभाव नहीं पड़ा। हालाँकि, वे अब इस 3डी-डीएलडब्ल्यू विधि का प्रयोग हाइब्रिड फोटोसेंसिटिव सामग्रियों पर कर रहे हैं जिनमें पॉलिमर का प्रतिशत कम होता है। उनका कहना है कि ऐसी सामग्रियों से मुद्रित ऑप्टिकल तत्वों की शेल्फ लाइफ लंबी हो सकती है और उच्च लेजर शक्तियों के प्रति अधिक प्रतिरोधी हो सकते हैं।
टीम का कहना है कि इस लेजर प्रिंटिंग तकनीक का उपयोग अन्य ऑप्टिकल उपकरणों के लिए भी किया जा सकता है। लाइटमैन का कहना है, "हमारी निर्माण विधि का उपयोग एक सस्ते लेंस को उस पर एक स्मार्ट छोटी संरचना प्रिंट करके उच्च गुणवत्ता वाले स्मार्ट लेंस में अपग्रेड करने के लिए भी किया जा सकता है।"
शोधकर्ता अपने परिणामों की रिपोर्ट करते हैं प्रकाशिकी पत्र.
