Obiectivul operațional
al primei etape:
i.
Proiectare elemente holografice cu 2, 3, 4, 8 nivele de faza
ii.
Proiectare procese tehnologice de fabricare HE
Act.1.2. Proiectare model experimental
i.
Proiectare arhitectură model experimental
ii.
Proiectare arhitectură exterioară elemente holografice
Act.1.3. Fabricare elemente holografice cu
2 nivele prin tehnica scrierii directe cu fascicul laser prin polimerizare cu
doi fotoni
Act.1.4. Testare,
caracterizare elemente holografice
i.
Testarea funcțiilor optice ale elementelor holografice
ii.
Caracterizare
microscopică a elementelor holografice; microscopie electronică;
microscopie de forță atomică
Act.1.5. Diseminare
i.
Realizare pagina web
ii.
Realizare raport activitate
REZUMAT
AL ETAPEI 1
Obiectivul
specific al proiectului a fost atins prin utilizarea competenței echipei
proiectului de a proiecta și realiza elemente holografice HE ca părți
componente ale unui model experimental (DEMS). Pornind de la
conceptul demonstrat anterior inceperii proiectului, de a detecta simultan in
puncte diferite mai multe valori ale momentului cinetic orbital, prin acest
proiect vom demonstra funcționalitatea conceptului (TRL2→TRL3).
Aceasta va presupune realizarea și validarea unui DEMS mai compact, mai
luminos, mai ușor decât cel cu modulator spațial de lumină
și cu măști de amplitudine.
Acest obiectiv a fost urmărit in cadrul primei etape
(4 luni) prin cele 5 activități planificate. Pentru aceasta, am proiectat HE
atât pentru unitatea de transmisie HET cât și pentru cea de
recepție HER, ca elemente de fază (transparente in domeniul vizibil).
Proiectarea s-a realizat pe mai multe nivele de inălțimi egale, dar
s-a dezvoltat prin proiect un soft cu interfață
care permite discretizarea pe nivele de inălțimi inegale, folosind un
concept de minimizare al funcției de abatere.
O
mare atenție s-a acordat procesului de fabricare,
care s-a realizat in mai multe variante, cu diferite măriri ale
obiectivelor, in varianta cu autofocalizare și fără, pentru
diferite inălțimi ale microstructurilor. Rezultatul il reprezintă plăcuțe de sticlă pe care
sunt structurile HET sau HER in polimer. Acestea au fost caracterizate
atât din punct de vedere al indeplinirii funcțiilor optice,
cât și morfologic, prin analize de microscopie electronică
(SEM) și de forță atomică (AFM). Valorile inălțimilor
determinate prin AFM, vor fi folosite in continuare pentru dezvoltarea unei
metode care, impreună cu măsurători prin imagistică
cantitativă de fază, să ofere valoarea indicelui de refracție
al materialului polimeric după ce acesta a trecut prin fenomenele de
fotopolimerizare și developare.
In această etapă s-a proiectat și intregul
sistem al DEMS.
Pentru inceput, am ales o arhitectură
liniară, urmând ca in etapa următoare să optimizăm
sistemul pentru o variantă ramificată. Amănunte cum ar fi
monturile HE și pentru detectori, au fost proiectate in această etapă,
urmând ca realizarea lor să se producă
in etapa următoare.
Obiectivul operațional
a fost realizat integral prin faptul că: 1) s-au
proiectat elementele holografice HE, modelul demonstrativ DEM, 2) s-au fabricat
HE pe două nivele, 3) s-au caracterizat funcțional și morfologic
HE. Concluziile analizelor de microscopie vor fi folosite in etapa a doua
pentru a alege valorile optime ale parametrilor optici
și ale metodei de fabricare pentru HE.
CONCLUZII
Obiectivele generale
și specifice ale proiectului au fost urmărite prin activitățile
acestei etape care au fost realizate integral. Au fost proiectate realizate și caracterizate
HET, HER, a fost proiectat DEMS, activități propuse prin cererea de
finanțare.
Suplimentar, au fost identificate
două probleme: 1) proiectarea HE pe mai multe nivele discrete de inălțimi
inegale; 2) determinarea indicelui de refracție al materialului polimeric
după ce acesta a trecut prin fenomenul de
fotopolimerizare și developare.
Pentru rezolvarea acestora am
propus două noi activități: 1) realizarea unei aplicații
(cod cu interfață) pentru calcularea nivelelor de inălțimi
inegale pornind de la ideea minimizării funcției MSE (mean square
error); 2) punerea la punct a unei metode care combină valorile inălțimii
determinate la AFM cu valorile diferenței de fază care vor fi
determinate prin imagistică cantitativă de fază. Prima
activitate a fost rezolvată integral prin crearea unei aplicații de
tip cod software, pentru calcularea inălțimii nivelelor inegale (ULC
unequal levels code), urmând ca ULC să fie
optimizat in etapa următoare. A doua activitate a fost doar parțial
desfășurată, urmând ca la inceputul etapei următoare să fie incheiată.
Au fost realizate HE folosind
metoda scrierii directe cu fascicul laser prin fotopolimerizare cu doi fotoni
DLW via TPP. Au fost folosite mai multe variante ale
parametrilor disponibili (măriri ale obiectivelor, autofocalizare sau nu,
adâncimi de focalizare in interiorul picăturii de polimer).
Testele efectuate
pentru caracterizarea HE au pus in evidență imaginile de difracție
corespunzătoare. Fiind prima dată când
fabricăm astfel de elemente, am observat
câteva puncte pentru care avem soluții pe acre le vom implementa in
etapa următoare. De exemplu, imaginea de difracție
s-a format prea aproape de HE, iar ordinele de difracție au fost prea
apropiate unul de celălalt (adică distanțe prea mici și
axial și transversal). Pentru a se forma mai
departe (cel puțin câțiva metri), vom modifica frecvența
spațială utilizată in proiectarea HE. HE realizate cu
obiectiv de 63x au o eficiență mai bună, dar un
raport semnal zgomot mai mare, pe când cele fabricate cu obiectiv de
100x, invers. Măsurătorile in microscopie
electronică și AFM au pus in evidență acuratețea
structurilor și au furnizat informații despre inălțimea
acestora (sute de nanometri).
A fost realizată pagina web a
proiectului care cuprinde informațiile de identificare ale proiectului,
obiectivele și activitățile generale. Pentru
etapa actuală sunt afișate informații detaliate. Aceasta va fi completată cu noi informații in etapele
viitoare ale proiectului.
Obiectivul operațional al
etapei a fost indeplinit prin realizarea pentru prima dată a unor HE prin
metoda DLW via TPP care iși indeplinesc funcția optică,
transferul in polimer al modelului proiectat fiind foarte bine realizat. Acesta
este primul pas pentru realizarea modelului demonstrativ DEMS cu aplicație
in domeniul comunicațiilor optice prin spațiul liber cu avantajul de
a fi mai compact, ușor, luminos.
Activitățile
planificate au fost efectuate integral. Suplimentar: 1)
codul de discretizare pe nivele inegale, 2) incepută activitatea de
optimizare fabricare HE prin căutarea parametrilor convenabili, 3) parțial
metodă de determinare a indicelui de refracție.
Activitățile au fost
efectuate astfel incât etapele următoare să
se desfășoare in bune condiții, urmărind realizarea și
validarea DEMS, așa cum este prevăzut prin obiectivele acestui
proiect.