بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله توزیع جدیدی بر مبنای توزیع چگال ارائه گردیده که منجر به عدم تقارن در توزیع روزنه های غربال فوتونی میشود. اثر این نامتقارنی بر خواص کانونی ناهمدوس این عنصر پراشی بصورت تئوری و تجربی بررسی شده است. نتایج بدست آمده از شبیه سازی و کار تجربی توسط منبع نور سفید، به خوبی با هم در توافق هستند. هر دوی آنها مؤید کم شدن پهنای بیشینه مرکزی، کاهش شدت ماکزیممهای ثانویه و ابیراهی رنگی است.
مقدمه
با پیشرفت سریع علم نانو و مهندسی، عناصر اپتیکی پراشی به دلیل خواص منحصر به فردشان اعم از انعطاف پذیری، نفوذپذیری وساخت آسان توجه بسیاری را به خود جلب کرده اند. غربال فوتونی - PS - به عنوان یک عنصر اپتیکی پراشی برای اولین بار درسال 2001 میلادی، توسط Kipp برای تصویرگیری و کانونی کردن اشعه ایکس پیشنهاد شد .[1] غربال فوتونی اساسا همان تیغه منطقهای فرنل - FZP - است که به جای حلقه های آن تعدادبیشماری روزنه تعبیه شده است. این عناصر پراشی در بسیاری ازنواحی که اپتیک انکساری به دلیل جذب بالای مواد جامد با شکست روبرو میشود، برای تصویر گیری و کانونی کردن بکارمیروند.
حال آنکه FZP دارای محدودیتهایی است. اولا قابلیت تفکیک فضایی آن وابسته به پهنای لایه های بیرونیاش است، ثانیادارای ابیراهی کروماتیک بالا است. برای رفع این مشکل راهکارهای زیادی از جمله تیغه منطقهای فراکتالی - FraZPs - مطرح شد PS .[2] علاوه بر ابیراهی، پهنای بیشینه مرکزی و نیز بیشینه های ثانویه را نیز کاهش می دهد. غربال فوتونی به روشهای میکرولیتوگرافی پیشرفته ساخته می شود و در بسیاری از زمینه هااز جمله اسپکتروسکوپی، لیتوگرافی، میکروسکوپی اشعه ایکس و...کاربرد دارد. اخیرا روشهای زیادی برای بهینه سازی PS ارائه شده است. یکی از این روشها همپوشانی چندین حلقه داخلی است که باعث تیزتر شدن لکه کانونی می شود .[3]
در این مقاله توزیع جدیدی بر پایه ی توزیع چگال ارائه شده است. این توزیع نامتقارنی هایی را در حلقه ها ایجاد می کند. اثراین نامتقارنی بر روی خواص کانونی ناهمدوس غربال فوتونی بااستفاده از نور سفید به صورت تئوری و تجربی بررسی شده است که هر دو مورد در توافق خوبی با هم هستند. نتایج شبیه سازی کامپیوتری نشان دهنده کاهش بیشینه های ثانویه است که با توجه به اینکه نور سفید از چند طول موج تشکیل شده است، این اثر در تجربه با کاهش شدید پهنا قابل رؤیت است.
در غربال فوتونی تعدادی روزنه جایگزین نواحیFZP شده است که ابعاد آنها بستگی به پهنای ناحیه زیرین دارد و این حفره ها کاملا از هم مجزا هستند. در روشی که درسالهای اخیر برای بهینه سازی غربال فوتونی پیشنهاد شد [3]، برروی چندین حلقه داخلی همپوشانی ایجاد گردید که این به نوبه خود باعث بهبود خواص کانونی غربال فوتونی معمول شد ولی با افزایش تعداد حلقه های پر بیشینه های ثانویه شروع به رشد می کنند که این مشکل نیر با توزیع ارائه شده در این مقاله که نامتقارنی هایی در غربال فوتونی ایجاد می کند، برطرف می شود. برای این منظور ابتدا شبیه سازی نمونه های مورد نظر با انتخاب ضرایب مناسب توسط برنامه مطلب انجام گرفت که این ضرایب عبارتند از:-1نمونه اول 2000 - -2 - 50' نمونه دوم - 20' 60 -
-3 نمونه سوم 2000 - - 100' در تصویر - - 3 شمای متقارن و نامتقارن نمونه دوم و سوم آمده است که با دقت در تصاویرمتوجه می شوید که تعداد حلقه های هم پوشانی شده در نمونه سوم بیشتر از دوم است. نمودار توزیع شدت برای توزیع متقارن و نامتقارن برای هر نمونه به صورت مجزا رسم و مقایسه شدند. درشکل - 4 - نمودار های مربوط به نمونه دوم و سوم آمده است. همانگونه که ملاحظه می کنید بیشینههای ثانویه در حالت نامتقارن به شدت کاهش یافته اند.
نتایج آزمایشگاهی
بعد از بدست آمدن نتایج مطلوب در شبیه سازی، نمونه ها با استفاده از لیتوگرافی عکاسی با دستگاه imagesetter و رزولوشن 3600dpi در سایزهای مختلف چاپ و آماده آزمایش گردیدند. در آزمایشگاه با استفاده از منبع نور سفید تصویر گیری آغاز گردید. برای این منظور ابتدا از یک روزنه یک میلیمتری برای ایجاد چشمه نقطه ای استفاده شد. سپس برای فراهم کردن یک موج تخت و موازی چیدمانی ترتیب داده شد که در آن برای جلوگیری از اثرات محیطی در نتیجه نهایی آزمایش از یک تونل کاغذی استفاده شد.در این چیدمان از سه عدسی همگرا استفاده شد که به ترتیب عمل واگرا کردن و موازی کردن را انجام می دهند.
از آنجاکه نور سفید دارای پرتوی پهن و پر شدت است، برای جلوگیری از اشباع شدگی، بایستی فاصله نمونه ها و چشمه ی نور زیاد باشد.بعد از عبور نور از غربال فوتونی، نور کانونی شده توسط CCDثبت شد. شکل - 6 - تصاویر ثبت شدهی نمونه ی دوم و سوم رابرای دو توزیع متقارن و نامتقارن نشان می دهد. با دقت در شکل میتوان به کاهش بیشینه های ثانویه و ابیراهی کروماتیک و نیز کوچکتر شدن موثر قطر لکه کانونی پی برد. تصاویر بالا مربوط به نمونه دوم و تصاویر پایین مربوط به نمونه سوم است همانطور که قبلا اشاره شد تعداد حلقه های همپوشانی شده نمونه سوم بیشتر ازنمونه دوم است با مقایسه این دو تصویر می توان به بالا آمدن ماکزیمم های ثانویه با افزایش تعداد حلقه های پر پی برد. پر
