p Uma colaboração de pesquisa multi-institucional criou uma nova abordagem para a fabricação de micro-óptica tridimensional por meio da formação definida de forma de silício poroso (PSi), com amplos impactos na optoeletrônica integrada, imagem, e fotovoltaica. p Trabalhando com colegas em Stanford e The Dow Chemical Company, pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign fabricaram micro-óptica de índice de refração de gradiente birrefringente 3-D (GRIN) por ataque eletroquímico de microestruturas pré-formadas de Si, como colunas quadradas, Estruturas PSi com perfis de índice de refração definidos.

p "O surgimento e o crescimento da óptica de transformação na última década revitalizou o interesse em usar a óptica GRIN para controlar a propagação da luz, "explicou Paul Braun, o Professor Ivan Racheff de Ciência e Engenharia de Materiais em Illinois. "Nesse trabalho, descobrimos como acoplar a forma inicial da microestrutura de silício e as condições de corrosão para realizar um conjunto único de qualidades ópticas desejáveis. Por exemplo, esses elementos exibem novas funções ópticas dependentes de polarização, incluindo divisão e foco, expandindo o uso de silício poroso para uma ampla gama de aplicações fotônicas integradas.

p "A chave é que as propriedades ópticas são uma função da corrente de corrosão, "Braun disse." Se você mudar a corrente de etch, você muda o índice de refração. Também achamos que o fato de podermos criar as estruturas em silício é importante, como o silício é importante para a energia fotovoltaica, imagem, e aplicações óticas integradas.

p "Nossa demonstração usando um sistema tridimensional, A plataforma de silício definida litograficamente não só exibiu o poder da ótica GRIN, mas também o ilustrou em um fator de forma promissor e material para integração em circuitos integrados fotônicos, "afirmou Neil Krueger, um ex-aluno de doutorado no grupo de pesquisa de Braun e primeiro autor do artigo, "Porous Silicon Gradient Refractive Index Micro-Optics, "aparecendo em Nano Letras .

p "A verdadeira novidade do nosso trabalho é que estamos fazendo isso em um elemento óptico tridimensional, "acrescentou Krueger, que ingressou recentemente na Honeywell Aerospace como Cientista em Tecnologia Avançada. "Isso dá maior controle sobre o comportamento de nossas estruturas, uma vez que a luz segue caminhos ópticos curvilíneos em meios opticamente não homogêneos, como elementos GRIN. A natureza birrefringente dessas estruturas é um bônus adicional porque os efeitos birrefringentes / GRIN acoplados fornecem uma oportunidade para um elemento GRIN para executar distinto, operações seletivas de polarização. "

p De acordo com os pesquisadores, PSi foi inicialmente estudado devido à sua luminescência visível à temperatura ambiente, mas mais recentemente, como este e outros relatórios mostraram, provou ser um material óptico versátil, como sua porosidade em nanoescala (e, portanto, índice de refração) pode ser modulada durante sua fabricação eletroquímica.

p "A beleza desse processo de fabricação 3D é que ele é rápido e escalonável, "comentou Weijun Zhou da Dow." Em grande escala, Os componentes GRIN nanoestruturados podem ser prontamente feitos para permitir uma variedade de novas aplicações da indústria, como imagens avançadas, microscopia, e modelagem de feixe. "

p "Como o processo de corrosão permite a modulação do índice de refração, esta abordagem torna possível desacoplar o desempenho óptico e a forma física do elemento óptico, "Braun acrescentou." Assim, por exemplo, uma lente pode ser formada sem ter que se conformar com a forma que pensamos para uma lente, abrindo novas oportunidades no projeto de ótica de silício integrada. "