Microespelhos são espelhos de escala micrométrica que são amplamente utilizados em muitas aplicações, principalmente em telecomunicações de fibra óptica, scanners ópticos e instrumentação óptica. Microespelhos podem ser integrados dentro de chips fotônicos, que podem ser vistos como as contrapartes miniaturizadas dos bancos ópticos macroscópicos. Na comunicação óptica, os microespelhos são blocos de construção importantes para acopladores cruzados, atenuadores ópticos variáveis ​​e lasers sintonizáveis ​​de cavidade externa. Em todas essas aplicações, a eficiência da entrada e saída de luz desses microespelhos é um indicador chave de desempenho que governa a qualidade do sinal. Na instrumentação, os microespelhos também são importantes blocos de construção de interferômetros ópticos e ressonadores ópticos. Nesses casos, a eficiência do acoplamento também é um indicador chave de desempenho que afeta as propriedades metrológicas.
Em um trabalho de pesquisa publicado recentemente no Journal of Optical Microsystems , pesquisadores liderados por Yasser Sabry, da Universidade Ain Shams, no Egito, analisaram o comportamento do microespelho dependendo de diferentes características, como forma, altura e qualidade da superfície. Eles também analisaram o impacto do desalinhamento da luz incidente, considerando tanto o desalinhamento fora do eixo quanto o desalinhamento angular.

A grande maioria dos microespelhos são planos, e a altura correspondente geralmente é limitada a 80 μm devido a restrições de microfabricação. Além desse limite, a verticalidade e a rugosidade da superfície cauterizada se deterioram. É preciso manter o tamanho do ponto de luz menor que a altura do espelho para obter um rendimento razoável. Microespelhos mais profundos são altamente desejáveis, mas são difíceis de fabricar. Os microespelhos curvos são, em princípio, mais interessantes que os espelhos planos, embora sejam mais difíceis de fabricar. Muitas técnicas relatadas recentemente demonstraram a fabricação de tais microespelhos com formas 2D e 3D. Os pesquisadores, portanto, propuseram uma análise detalhada do potencial desses espelhos curvos.

Eles estudaram em detalhes o acoplamento no espaço livre de feixes de luz gaussianos usando microespelhos planos e curvos. Foram analisados ​​os fundamentos teóricos e os efeitos não ideais, como extensão limitada dos microespelhos, assimetria na curvatura dos microespelhos esféricos, eixos desalinhados e irregularidades da superfície dos microespelhos. As fórmulas derivadas foram utilizadas para estudar e comparar teórica e experimentalmente o comportamento de microespelhos planos (1D), cilíndricos (2D) e esféricos (3D). A análise centrou-se no regime de dimensões em que o raio de curvatura do microespelho curvo é comparável ao raio de Rayleigh do feixe incidente, correspondendo também a um tamanho de ponto de referência.

Os pesquisadores derivaram um campo baseado em matriz de transferência e coeficientes de acoplamento de potência para sistemas micro-ópticos gerais, contabilizando diferentes parâmetros de matriz nos planos tangencial e sagital do microssistema, levando em conta as possíveis não-idealidades. Eles apresentaram os resultados em termos de quantidades normalizadas, de modo que os achados permaneçam gerais e aplicáveis ​​a diferentes situações. Além disso, microespelhos de silício foram fabricados com formas controladas e foram usados ​​para validar experimentalmente a eficiência do acoplamento em comprimentos de onda do visível e do infravermelho próximo. + Explorar mais

Pesquisadores provam experimentalmente a capacidade do espelho plano de focalizar a luz