Metasurface طراحی روش ها می توانید نور چراغ عمل بیشتر شبیه به لیزر

UC Santa Barbara, محققان همچنان به فشار مرزهای LED طراحی یک کمی بیشتر با یک روش جدید است که می تواند راه را هموار نسبت به کارآمد تر و همه کاره صفحه نمایش LED و روشنایی تکنولوژی.

در یک مقاله منتشر شده در Nature Photonics, UCSB مهندسی برق و کامپیوتر پروفسور جاناتان Schuller و همکاران توصیف این رویکرد جدید است که می تواند اجازه می دهد طیف گسترده ای از دستگاه چراغ-از هدست واقعیت مجازی برای نورپردازی خودرو — برای تبدیل شدن به پیچیده تر و تاثیری در همان زمان.

“آنچه ما نشان داد که یک نوع جدید از فوتونی معماری است که نه تنها اجازه می دهد تا شما را به عصاره بیشتر فوتون اما همچنین به طور مستقیم آنها را به جایی که شما می خواهید” گفت: Schuller. این بهبود عملکرد او توضیح داد که زمانی بدون خارجی بسته بندی قطعات که اغلب مورد استفاده برای دستکاری نور منتشر شده توسط Led ها.

نور در Led ها تولید شده است در مواد نیمه هادی هنگامی که هیجان زده, شارژ شده با بار منفی الکترون سفر در طول نیمه هادی را مشبک کریستال دیدار با مثبت شارژ سوراخ (عدم وجود الکترون) و انتقال به پایین تر دولت از انرژی و انتشار یک فوتون در طول راه. در طول دوره خود را اندازه گیری محققان دریافتند که مقدار قابل توجهی از این فوتون ها بودند که تولید شده اما نمی شد و ساخت آن در خارج از LED.

“ما متوجه شد که اگر شما نگاه از زاویه ای توزیع فوتون ساطع شده قبل از الگودهی آن تمایل به قله در یک جهت خاص است که به طور معمول خواهد بود به دام افتاده در داخل چراغ ساختار” Schuller گفت. “و به طوری که ما متوجه است که شما می توانید در اطراف است که به طور معمول به دام افتاده با استفاده از نور سنتی metasurface مفاهیم است.”

طراحی و حل و فصل آنها بر متشکل از آرایه ای از 1.45-میکرومتر طولانی گالیم نیترید (GaN) نانوميله بر روی بستر یاقوت کبود که در آن چاه کوانتومی از ایندیم گالیم نیترید بودند تعبیه شده برای محدود کردن الکترون ها و حفره ها و در نتیجه نور منتشر می کنند. علاوه بر اجازه می دهد نور بیشتری به ترک نیمه هادی ساختار فرایند polarizes نور که شرکت سرب نویسنده پراساد Iyer گفت: “بسیار مهم است برای بسیاری از برنامه های کاربردی است.”

نانو آنتن

ایده برای پروژه به Iyer یک زن و شوهر از سال پیش او به عنوان تکمیل دکترای خود را در Schuller آزمایشگاه که در آن پژوهش متمرکز شده است فوتونیک تکنولوژی و پدیده های نوری در subwavelength فلس است. Metasurfaces — مهندسی سطوح با نانو ویژگی های است که ارتباط برقرار کردن با نور — شد تمرکز تحقیقات خود را.

“یک metasurface است که در اصل یک subwavelength آرایه ای از آنتن های” گفت: Iyer که قبلا بود و تحقیق در مورد چگونگی هدایت پرتوهای لیزر با metasurfaces. او می دانست که نمونه metasurfaces تکیه بر شدت جهت دار خواص ورودی پرتو لیزر برای تولید بسیار به کارگردانی خروجی پرتو.

Led ها از سوی دیگر منتشر می کنند خود به خود نور به عنوان مخالف به لیزر تحریک منسجم نور است.

“گسيل خودبخودی نمونه تمام راه های ممکن فوتون مجاز به رفتن” Schuller توضیح داد به طوری که نور به نظر می رسد به عنوان یک اسپری از فوتون سفر در تمام جهات ممکن است. سوال این بود که می تواند آنها را از طریق دقیق نانو طراحی و ساخت نیمه هادی سطح گله تولید فوتون در جهت مورد نظر?

“مردم انجام داده اند الگودهی از Led قبلا” Iyer گفت: اما این تلاش همواره تقسیم به چند جهت با بهره وری پایین است. “هیچ کس تا به حال مهندسی یک راه برای کنترل انتشار نور از LED به یک جهت است.”

جای مناسب در زمان مناسب

این یک پازل است که نمی خواهد را در بر داشت یک راه حل Iyer گفت: بدون کمک از یک تیم متخصص از همکاران. گن فوق العاده دشوار است به کار با و نیاز به تخصصی پروسه را با کیفیت بالا کریستال. تنها چند مکان در جهان تجربه و تخصص برای ساخت مواد در چنین سخت طراحی شده است.

خوشبختانه, UC Santa Barbara, صفحه اصلی به حالت جامد روشنایی و انرژی الکترونیک مرکز (SSLEEC) یکی از آن مکان. با تخصص در SSLEEC و دانشگاه را در سطح جهانی nanofabrication تسهیلات محققان طراحی و الگو در سطح نیمه هادی برای انطباق metasurface مفهوم به صورت خود به خود نور گسيل.

“ما بسیار خوش شانس به همکاری با کارشناسان جهان در ساخت این چیزها” Schuller گفت.

تحقیقات بر روی این پروژه نیز انجام شده توسط Ryan A. DeCrescent (شرکت سرب نویسنده), یحیی Mohtashami, گیوم Lhereux Nikita Butakov عبدالله Alhassan کلود Weisbuch, Shuji Nakamura و Steven P. DenBaars همه از UCSB.

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.detny.im