منخل الفوتونات

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة
منخل الفوتونات

المنخل الضوئي هو جهاز لتركيز الضوء باستخدام الانعراج والتداخل . يتكون من صفيحة مسطحة من مادة ما مليئة بثقوب دقيقة مرتبة بنمط مشابه لحلقات لوحة منطقة فرينل ، ولكنه يتميز بقدرته على تركيز الضوء بدقة أعلى بكثير. يُعد مفهوم المنخل، الذي طُوّر لأول مرة عام 2001، [ 1 ] متعدد الاستخدامات، إذ يمكن تعديل خصائص التركيز لتناسب التطبيق المطلوب من خلال تصنيع منخل يحتوي على ثقوب بأحجام وترتيبات مختلفة.

تُستخدم مناخل الفوتونات في الطباعة الضوئية [ 2 ] ، وهي بديل للعدسات أو المرايا في التلسكوبات [ 3 ] وعدسات وهوائيات التيراهيرتز . [ 4 ] [ 5 ]

عندما يكون حجم المناخل أصغر من طول موجة الضوء المستخدم، فإن الطريقة التقليدية المذكورة أعلاه لوصف أنماط الحيود لا تصلح. لذا، يجب استخدام النظرية المتجهة لتقريب حيود الضوء من المناخل النانوية. [ 6 ] في هذه النظرية، يُستخدم مزيج من نظرية الأنماط المقترنة وطريقة توسيع الأقطاب المتعددة لتقديم نموذج تحليلي، مما يُسهّل عرض الأجهزة التقليدية مثل العدسات والهولوغرامات . [ 7 ]

صورة فوتوغرافية باستخدام منخل الفوتونات تُظهر الانحراف اللوني.

تفسير بديل

عند تتبع مسار شعاعي على لوحة منطقة فريسنل، يتغير النقل من 0 إلى 1 ثم إلى 0 وهكذا. الانتقال من 0 إلى 1 والعودة إلى 0 فوري - إنه موجة مربعة. يمكن إنشاء موجة مربعة من سلسلة لانهائية من المنحنيات الجيبية . داخل لوحة منطقة فريسنل، يُنشئ كل نمط من أنماط النقل المنحنية جيبيًا بؤرة مختلفة، لذا تُنشئ لوحة منطقة فريسنل القياسية بؤرة أولية غير منتظمة نوعًا ما كما هو موضح في الشكل 4 من المرجع 1. إذا أمكن جعل دالة النقل تتغير شعاعيًا كدالة جيبية واحدة، فستكون هناك بؤرة واحدة فقط. هذا وما يليه مُفصّل في المرجع 8، وخاصة الفصل 2 المُلخص في المعادلة 2.95 والجدول 1 فيه. مع ذلك، قد يكون من الصعب تصنيع نمط نقل جيبي مثالي، ويمكن تقريبه بدقة عن طريق جعل متوسط ​​النقل عند نصف قطر معين (أي حساب المتوسط ​​حول دائرة كاملة عند هذا النصف قطر) من المركز يتغير جيبيًا. يمكن تحقيق ذلك عن طريق ثقب ثقوب ذات حجم مناسب في مواقع محسوبة كما هو الحال في منخل الفوتونات. يسهل تصنيع هذه الثقوب، وهي تسمح باستخدام نمط ثنائي يتغير شعاعيًا وحول كل دائرة، مما ينتج عنه في المتوسط ​​تغير جيبي، وبالتالي إزالة البؤر الأخرى. [ 8 ]

مراجع

  1. ↑ كيب، ل.؛ سكيبوفسكي، م.؛ جونسون، ر. ل.؛ بيرندت، ر.؛ أديلونغ، ر.؛ هارم، س.؛ سيمان، ر. (2001). "صور أكثر وضوحًا من خلال تركيز الأشعة السينية اللينة باستخدام مناخل الفوتونات". مجلة نيتشر . 414 (6860): 184-188 . رمز Bibcode : 2001Natur.414..184K . doi : 10.1038/35102526 . PMID: 11700552. S2CID : 3101158 .  
  2. ↑ مينون، راجيش؛ جيل، داريو؛ بارباستاثيس، جورج؛ سميث، هنري آي. (2005). "طباعة الحجر باستخدام غربال الفوتون". مجلة الجمعية البصرية الأمريكية أ . 22 (2): 342-345 . Bibcode : 2005JOSAA..22..342M . doi : 10.1364/JOSAA.22.000342 . PMID 15717565 . 
  3. ↑ أندرسن، جيف (2006). "تلسكوب غربال الفوتون: التصوير باستخدام 10 ملايين ثقب صغير". غرفة أخبار SPIE . doi : 10.1117/2.1200608.0358 .
  4. ↑ مينين، إيغور ف .؛ مينين، أوليغ ف. (2013). "لوحة منطقة فريسنل لغربال الفوتونات الثنائية ذات الموجات المليمترية: تحليل FDTD" (ملف PDF) . رسائل بحوث التقدم في الكهرومغناطيسية . 43. PIERS: 149-153 . doi : 10.2528/PIERL13091614 . ISSN 1937-6480 . 
  5. ^ ماتشادو، فيديريكو؛ زاغراجيك، برزيميسلاف؛ مونسوريو، خوان أ. فورلان، والتر د. (2018). "مناخل تيراهيرتز". معاملات IEEE حول علوم وتكنولوجيا تيراهيرتز . 8 (1): 140– 143. بيب كود : 2018ITTST...8..140M . دوى : 10.1109/TTHZ.2017.2762292 . اتش دي ال : 10251/104245 . ISSN 2156-342X . S2CID 37668487 .  
  6. ↑ هوانغ، كون؛ ليو، هونغ؛ غارسيا-فيدال، فرانسيسكو جيه؛ هونغ، مينغهوي؛ لوك يانتشوك، بوريس؛ تينغ، جينغهوا؛ تشيو، تشنغ-وي (2015). "مناخل فوتونية غير دورية فائقة السعة تعمل في الضوء المرئي" . نيتشر كوميونيكيشنز . 6 : 7059. Bibcode : 2015NatCo...6.7059H . doi : 10.1038/ncomms8059 . hdl : 10486/676955 . PMID 25940659 . 
  7. ^ هوانغ، كون؛ ليو، هونغ؛ سي، قوانغيوان؛ وانغ، تشيان. لين، جياو؛ تنغ، جينغهوا (2017). “الفوتون النانوي للنطاق العريض للغاية والصور المجسمة ذات زاوية الرؤية الكبيرة”. مراجعات الليزر والضوئيات . 11 (3). بيب كود : 2017LPRv...1100025H . دوى : 10.1002/lpor.201700025 . S2CID 125266877 . 
  8. ↑ «دراسات في التصوير المجسم النيوتروني المشفر بلوحة منطقة فرينل والترميز المجسم المُصنّع»، جامعة برمنغهام، 1988 https://books.google.co.uk/books/about/Studies_in_Fresnel_Zone_Plate_Encoded_Ne.html?id=ovsFswEACAAJ&redir_esc=y