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研究人员面对光学和数据传输与3D打印镜头的挑战

2020-12-8 09:08| 发布者: vantsing| 查看: 316| 评论: 1

摘要: 研究人员已经开发出一种新型的3d打印微透镜,其折射率可调,这一特性赋予了它们高度专门的聚焦能力。研究人员说,这一进展将通过显著提高计算机芯片和其他光学系统的数据路由能力来改善成像、计算和通信。这项研究是 ...
    
    研究人员已经开发出一种新型的3d打印微透镜,其折射率可调,这一特性赋予了它们高度专门的聚焦能力。研究人员说,这一进展将通过显著提高计算机芯片和其他光学系统的数据路由能力来改善成像、计算和通信。
这项研究是由伊利诺斯大学香槟分校的研究人员保罗·布劳恩和林福德·戈达德领导的,是第一个证明有能力调整光的弯曲方向和通过亚微米精度的透镜的能力。
    布劳恩是材料科学和工程教授,他说:“制造不同形状和光学参数的光学能力为光学领域常见问题提供了解决方案。例如,在成像应用中,聚焦于一个特定的物体经常导致模糊的边缘。
或者,在数据传输应用程序中,在不牺牲计算机芯片空间的情况下需要更高的速度。我们新的透镜制造技术解决了这些问题在一个集成的设备。
      作为演示,该团队制作了三个镜片:一个平板镜片;世界上第一个可见光吕内堡透镜——一种以前不可能制造的具有独特聚焦特性的球形透镜;以及3-D波导,它可能使大规模数据路由能力成为可能。
     “标准镜片的折射率只有一个,因此光通过镜片的路径只有一个,身为电子和计算机工程教授的戈达德说。在制造过程中,通过控制内部折射率和透镜的形状,我们有两种独立的方法来弯曲单个透镜内部的光线。
      在实验室里,研究小组使用一种称为直接激光书写的方法来制造镜片。激光使液体聚合物固化,形成比人的头发小100倍的小几何光学结构。研究人员说,在过去,直接激光书写已经被用于制造其他只有一种折射率的微透镜。
Braun:“我们通过在纳米孔支架材料内部印刷来解决折射率的限制。该支架将打印的微光学锁在适当的位置,允许制造一个带有悬挂部件的三维系统。
      研究人员推测,这种折射率控制是聚合物固化过程的结果。被困在小孔中的聚合物的数量是由激光强度和曝光条件控制的,布劳恩说。虽然聚合物本身的光学特性不会改变,但材料的整体折射率是通过激光曝光来控制的。
      团队成员说,他们期望他们的方法将对复杂光学元件和成像系统的制造产生重大影响,并将有助于推进个人计算。
      戈达德说:“这项技术应用的一个很好的例子就是它对个人电脑内数据传输的影响。”目前的计算机使用电子连接来传输数据。然而,由于可以使用不同颜色的光并行地发送数据,使用光波导可以以显著更高的速率发送数据。一个主要的挑战是传统的波导只能在一个平面上制造,因此芯片上只能连接有限数量的点。通过创建三维波导,我们可以显著提高数据路由、传输速度和能源效率。”
      文章来自:Lois Yoksoulian,伊利诺伊大学


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引用 黑白演员 2020-12-8 17:14
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