17:48 2024-01-25
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Detecție optică cu cristale lichide codificată în fază geometrică
_ Cristal lichid geometric codificat în fază detecție optică
Tehnologia de detectare, parte integrantă a monitorizării mediului, achiziției de date și procesării de precizie a datelor, evoluează rapid. Cercetătorii sunt în fruntea dezvoltării de senzori rapidi, accesibili și rentabili. Printre aceste inovații, cristalele lichide colesterice (CLC) din cristalele fotonice sensibile la stimul prezintă o promisiune excepțională.
Structura lor elicoidală unică și proprietățile fotonice permit producerea de culori structurale vii, independente de putere, deschizând calea pentru instrumente avansate de analiză vizuală. Cu toate acestea, o provocare semnificativă împiedică aplicarea mai largă a CLC în detectarea optică: deși modifică vizibil culoarea ca răspuns la stimuli, măsurarea cu precizie a acestor modificări necesită echipamente spectroscopice costisitoare, limitând implementarea lor practică.
Răspunzând nevoii tot mai mari de elemente optice compacte și plane, cercetătorii au investigat fazele geometrice Pancharatnam-Berry, derivate din interacțiunile spin-orbita luminii. Evoluțiile recente includ integrarea fazei geometrice în lumina reflectată prin suprastructuri elicoidale CLC, ceea ce duce la noi aplicații fotonice.
În optica plană CLC, această codificare de fază modifică câmpul de lumină reflectat în diferite benzi de undă, creând modele vizuale distincte. Această metodă depășește tehnicile tradiționale de detectare a lungimii de undă/frecvenței PBG. În plus, utilizarea vortexurilor optice (OV), care oferă moment unghiular orbital (OAM), a devenit esențială în explorarea lungimii de undă reglabile și a OAM în fasciculele vortex (VB).
Pentru a îmbunătăți vizualizarea semnalului de detectare, un echipă de cercetători de la Universitatea Xiamen și Universitatea Nanjing din China a dezvoltat o platformă de detectare vizuală a polimerului cu cristale lichide în fază colesterică (CLCP) care utilizează codificarea fază geometrică.
Această platformă generează în mod unic semnale de detecție bazate pe imagini prin vizualizare în timp real. modele, oferind o alternativă mai intuitivă și mai lizibilă la metodele convenționale bazate pe lungimea de undă/frecvență. Cercetarea este publicată în revista Light: Science & Applications.
Pentru dovada conceptului, echipa a demonstrat detectarea umidității folosind filme CLCP special preparate, compuse din monomeri reactivi cu cristale lichide, fotoinițiatori și agenți chirali. . Pe măsură ce umiditatea crește, aceste filme absorb apa, se extind și suferă o creștere a înălțimii, ceea ce duce la deplasarea spre roșu a unei benzi reflectorizante. Acest lucru confirmă sensibilitatea ridicată la umiditate a CLCP, intervalul de răspuns personalizabil și reversibilitatea excelentă.
Echipa a efectuat o analiză aprofundată a difracției de reflexie a filmelor CLCP care răspund la umiditate, care codifică o singură placă q, folosind o singură placă Q. -sistem de monitorizare a lungimii de unda. Aceste experimente au dezvăluit că filmele CLCP pot traduce în mod eficient modificările umidității ambientale în semnale vizuale. Această descoperire subliniază adecvarea lor pentru aplicațiile de monitorizare în timp real și pe distanță lungă.
Pentru a extinde capacitățile de monitorizare a umidității și a detecta tendințele, cercetătorii au introdus două abordări inovatoare pentru studiul interacțiunii dintre umiditate și faza geometrică. lumina reflectată a filmelor CLCP codificate (Fig. 3).
Prima abordare a extins intervalul de monitorizare prin încorporarea unei matrice de plăci Q cu patru cadrane pe filmele CLCP. Prin întărirea UV a fiecărui cadran la temperaturi diferite, s-au atins intervale distincte de umiditate, corelând cu VB variabile.
A doua abordare a implicat un sistem cu două lungimi de undă, creând două VB de lungimi de undă diferite. Aceste VB au format un model dinamic „8”, constând din două forme de „goasă”, care răspunde la schimbările de umiditate. Aceste metode s-au dovedit eficiente în abordarea limitărilor materialelor CLCP, permițând monitorizarea unui interval mai larg de umiditate și detectarea tendințelor de umiditate.
Acest studiu introduce o nouă metodă de detectare optică CLCP care utilizează codificarea fază geometrică, demonstrată prin filme codificate cu plăci q, sensibile la umiditate. Această tehnică permite detectarea de la distanță, fără contact, a umidității, creând VB-uri cu modele de „gogoșă” clare. Depășește detectarea tradițională cu cristale lichide în ceea ce privește acuratețea, rentabilitatea și viabilitatea comercială.
Abordarea este adaptabilă la diferite tipuri de fascicule, inclusiv fascicule Bessel și Airy, oferind potențial pentru capabilități anti-blocare și modele vizuale personalizabile. . Integrarea învățării automate pentru detectarea bazată pe imagini, această tehnică promite progrese semnificative în tehnologia senzorilor.
Este anticipată integrarea viitoare cu tehnologia cu fibră optică, deschizând calea pentru monitorizarea inovatoare a mediului în rețelele de comunicații și energie.
Comentarii:
Adauga Comentariu