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Holografía planar digital

Dispositivos DPH: Estructura DPH (izquierda) y holograma de nanoespectrómetro para la banda visible (derecha). (Imágenes del sitio web de NOD ) La holografía planar digital (DPH...

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Dispositivos DPH: Estructura DPH (izquierda) y holograma de nanoespectrómetro para la banda visible (derecha). (Imágenes del sitio web de NOD )

La holografía planar digital (DPH) es un método para diseñar y fabricar componentes en miniatura para óptica integrada . Fue inventada por Vladimir Yankov y publicada por primera vez en 2003. [ 1 ] [ 2 ] La esencia de la tecnología DPH es la incrustación de hologramas digitales diseñados por computadora dentro de una guía de onda planar . La luz se propaga a través del plano del holograma en lugar de perpendicularmente, lo que permite una trayectoria de interacción larga. Los beneficios de una trayectoria de interacción larga se han utilizado durante mucho tiempo en hologramas volumétricos o gruesos . La configuración planar del holograma proporciona un acceso más fácil al diagrama incrustado, lo que ayuda en su fabricación.

La luz puede confinarse en guías de onda mediante un gradiente de índice de refracción. La luz se propaga en una capa central, rodeada por una o más capas de revestimiento, que deben seleccionarse de manera que el índice de refracción del núcleo ( N núcleo ) sea mayor que el del revestimiento (N revestimiento ): N núcleo > N revestimiento . Las guías de onda cilíndricas (fibras ópticas) permiten la propagación unidimensional de la luz a lo largo del eje. Las guías de onda planas , fabricadas mediante la deposición secuencial de capas planas de materiales transparentes con un gradiente de índice de refracción adecuado sobre una oblea estándar, confinan la luz en una dirección (eje z) y permiten la propagación libre en otras dos (ejes x e y).

Las ondas de luz que se propagan en el núcleo se infiltran ligeramente en ambas capas de revestimiento. Si se modula el índice de refracción en la trayectoria de la onda, se puede dirigir la luz de cada longitud de onda al punto deseado.

La tecnología DPH, o holograma de Yankov, comprende el diseño y la fabricación de nanoestructuras holográficas dentro de una guía de onda planar, lo que permite el procesamiento y control de la luz. Existen diversas formas de modular el índice de refracción del núcleo, la más sencilla de las cuales consiste en grabar el patrón deseado mediante nanolitografía . La modulación se crea incrustando un holograma digital en la superficie inferior o superior del núcleo, o en ambas. Según NOD ( Nano-Optic Devices, LLC (NOD), archivado el 30 de septiembre de 2008 en Wayback Machine ), se pueden utilizar procesos litográficos estándar, lo que facilita y abarata la producción en masa. La nanoimpresión podría ser otro método viable para fabricar patrones DPH.

Cada patrón DPH se personaliza para una aplicación específica y se genera por computadora. Consiste en numerosas nanoranuras, cada una de aproximadamente 100  nm de ancho, dispuestas de manera que proporcionen la máxima eficiencia para una aplicación concreta.

Los dispositivos se fabrican en obleas estándar; a continuación se muestra un ejemplo típico (del sitio web de NOD). Si bien el número total de nanogrooves es enorme (≥10⁶ ) , el tamaño típico de los dispositivos DPH es del orden de los milímetros. El reducido tamaño del DPH permite su combinación con otros elementos de circuitos integrados fotónicos , como demultiplexores de baja resolución [ 3 ] e interferómetros [ 4 ] .

Nano-Optic Devices, LLC (NOD) Archivado el 30/09/2008 en Wayback Machine desarrolló la tecnología DPH y la aplicó para comercializar nanoespectrómetros. Existen numerosas aplicaciones adicionales para la DPH en óptica integrada . Cabe señalar que la DPH puede estar hecha de píxeles idénticos,[5].

Referencias

  1. ↑ Yankov, Vladimir; Babin, Sergey; Ivonin, Igor; Goltsov, Alexander; Morozov, Anatolii; Polonskiy, Leonid; Spector, Michael; Talapov, Andrei; Kley, Ernst Bernhard (14 de agosto de 2003). "Holografía planar digital y multiplexor/demultiplexor con dispersión discreta". Componentes ópticos activos y pasivos para comunicaciones WDM III . Vol.  5246. Sociedad Internacional de Óptica y Fotónica. págs. 608–621 . doi : 10.1117/12.511426 . 
  2. ↑ Yankov, Vladimir V.; Babin, Sergey; Ivonin, Igor; Goltsov, Alexander Yu; Morozov, Anatolii; Polonskiy, Leonid; Spector, Michael; Talapov, Andrei; Kley, Ernst-Bernhard (17 de junio de 2003). "Cuasicristales de banda prohibida fotónica para dispositivos WDM integrados". Optical Devices for Fiber Communication IV . Vol. 4989. International Society for Optics and Photonics. pp. 131–143 . doi : 10.1117/12.488214 .  
  3. ↑ Calafiore, Giuseppe; Koshelev, Alexander; Dhuey, Scott; Goltsov, Alexander; Sasorov, Pavel; Babin, Sergey; Yankov, Vladimir; Cabrini, Stefano; Peroz, Christophe (12 de septiembre de 2014). "Circuito holográfico planar de ondas luminosas para espectroscopia en chip" . Light: Science & Applications . 3 (9): e203. doi : 10.1038/lsa.2014.84 .
  4. ↑ Koshelev, A.; Calafiore, G.; Peroz, C.; Dhuey, S.; Cabrini, S.; Sasorov, P.; Goltsov, A.; Yankov, V. (2014-10-01). "Combinación de un espectrómetro en chip y una matriz de interferómetros de Young para la monitorización del espectro láser". Optics Letters . 39 (19): 5645– 5648. doi : 10.1364/ol.39.005645 . ISSN 1539-4794 . PMID 25360949 .  

5. Li, Z.; Zhang, X.; Qiu, C.; Xu, Y.; Zhou, Z.; Wei, Z.; Qiao, Y.; Chen, Y.; Wang, Y.; Liang, L.; Yuxin Lei 1, Yue Song 1, Peng Jia 1, Yugang Zeng, Li Qin Yongqiang Ning y Lijun Wang. Diseño de algoritmo adjunto de metaestructura reflectante en modo selectivo para aplicaciones BAL. Nanomateriales 2024, 14, 787. https://doi.org/10.3390/nano14090787