Difrakzio sare

Optikan, difrakzio-sare bat (sareta edo difrakzio-erretikulua ere deitzen zaio) osagai optikoa da, eta argia hainbat norabidetan difraktatzen duen egitura periodikoa du. Kolorazio emergentea egiturazko kolorazioaren forma bat da.^[1]^[2] Izpi horien norabideak saretaren tartearen eta argiaren uhin-luzeraren araberakoak dira, eta, beraz, saretak elementu sakabanatzaile gisa jokatzen du. Hori dela eta, saretak eskuarki erabiltzen dira optikan elementu monokromatzaile gisa eta espektrometrian.

Ezaugarri orokorrak

Praktikan, saretek, eskuarki, lerro ilunen ordez gailurrak edo lerro grabatuak izaten dituzte gainazalean.^[3] Sareta horiek transmitigarriak edo islatzaileak izan daitezke. Halaber, saretak sortzen dira, eta horiek fasea modulatzen dute, argi erasotzailearen anplitudearen ordez, holografiarekin egiten den bezala.^[4]

Difrakzioak ortzadarraren koloreak sor ditzake espektro zabaleko argi-iturri batekin argiztatzen denean. Esate baterako, disko konpaktuetan edo DVDetan, espaziazio txikiko pista estuen efektu distiratsuak. Uraren gainean flotatzen ari diren olio edo gasolina-geruza meheetan ikusten diren antzeko ortzadar-efektuak ez ditu sareta batek eragiten, baizik eta elkarren artean tarte txikia duten geruza transmitigarrien gaineko erreflexuen ondoriozko irdiszentziak. Sareta batek lerro paraleloak ditu, eta CD batek, berriz, guztiz banandutako datu-pisten espiral bat. Difrakzio-koloreak ere agertzen dira aterki zeharrargiko oihalezko estalki batetik iturri puntual distiratsu bat begiratzen denean. Saretxo islatzaileetan oinarritutako marrazki apaingarriak dituzten plastikozko filmak oso merkeak eta arruntak dira.

Historia

James Gregoryk difrakzio-sareten printzipioak aurkitu zituen 1673an, Isaac Newtonen prismekin esperimentuak egin eta urtebetera, gutxi gorabehera. Horretarako, hegazti-lumak bezalako elementuak erabili ziren hasieran. Gizakiak egindako lehen difrakzio-sareta 1785 inguruan eraiki zen, eta Filadelfiako David Rittenhouse asmatzailearen lana izan zen; hark hariztatze fineko bi torlojuren arteko ileak tindatu zituen.^[5] Hori Joseph von Fraunhofer fisikari alemaniar bikainaren alanbre-difrakzioaren saretaren antzekoa zen 1821ean.^[6]^[7] Lerro arteko distantziarik txikiena zuten saretak Friedrich Adolph Nobert-ek (1806-1881) sortu zituen Greifswald-en, 1860ko hamarkadan.^[8] Geroago, Lewis Morris Rutherfurd (1816-1892) eta William B. Rogers (1804-1882) estatubatuarrek aurrea hartu zuten, eta XIX. mendearen amaieran, Henry Augustus Rowland-en (1848-1901) sareta ahurrak ziren eskuragarri zeuden onenak.^[9]^[10]

Fabrikazioa

Hasiera batean, bereizmen handiko saretak kalitate handiko makina banatzaileen bidez egiten ziren. Makina horiek oso enpresa konplexua zen. Henry Joseph Grayson-ek difrakzio-saretak egiteko makina bat diseinatu zuen, eta 1899an 120.000 lerro hazbete (gutxi gorabehera 4724 lerro mm bakoitzeko) lortu zituen. Geroago, teknika fotolitografikoei esker, interferentzia holografikoko eredu batetik abiatuta saretak sortu ziren. Sareta holografikoek zirrikitu sinusoidalak dituzte, eta baliteke sareta arautuak bezain eraginkorrak ez izatea, baina askotan monokromatzaileetan nahiago izaten dira, argi galdu gutxiago sortzen dutelako. Kopiatzeko teknika denez, kalitate handiko erreplikak sor daitezke edozein motatako sareta nagusietatik, eta horrek murriztu egiten ditu fabrikazio-kostuak.

Difrakzio-saretak egiteko beste metodo bat bi substraturen artean tartekatutako gel fotosentikorra da. Interferentzia holografikoko patroi batek gela erakusten du, eta gero askatu egiten da. Sareta horiei "fase bolumetrikoko holografiako difrakzio-saretak" (edo VPH difrakzio-saretak) deitzen zaie, eta ez dute arteka fisikorik, gelaren barruko errefrakzio-indizearen modulazio periodikoa baizik. Hori dela eta, beste sareta mota batzuetan ikusi ohi diren gainazalaren sakabanatzeeragin gehienak desagertu egiten dira. Sareta horiek eraginkortasun handiagoa izateko joera dute, eta patroi konplexuak sareta bakar batean sartzeko aukera ematen dute. Aurreko bertsioetan, ingurumen-suszeptibilitatea arazo konplexua zen, gela tenperatura baxuan eta hezetasunean mantendu behar baitzen. Normalean, substantzia fotosentikorrak hezetasunarekiko eta tentsio termiko eta mekanikoekiko erresistenteak egiten dituzten bi substraturen artean zigilatzen dira. VPH difrakzioko saretak ez dira kaltetzen ustekabeko inpaktu txikien ondorioz, eta harramazkoekiko erresistentzia handiagoa dute erliebedun sareta tipikoek baino.

Gaur egun, erdieroaleen teknologia erabiltzen da, halaber, material sendoetan hala nola silize urtuan eredu holografikoak dituzten saretak grabatzeko. Hala, argi parasito txikiko holografia transmisio-sareta sakonen eraginkortasun handiarekin konbinatzen da, eta bolumen handiko eta kostu txikiko erdieroaleak fabrikatzeko teknologian sar daiteke.

Argi parasitoarekin integratutako argi-uhin fotonikoen zirkuituetan saretak txertatzeko teknologia berri bat holografia lau digitala (DPH) da. DPH saretak konputagailuan sortzen dira, eta uhin optikoko gida lau baten interfaze batean edo batzuetan egiten dira, mikrolitografia- edo nanoinprimaketa-metodo estandarrekin, masa-ekoizpenarekin bateragarriak direnak. Argia DPH sareten barruan hedatzen da, errefrakzio-indizearen gradienteak mugatuta, eta horrek interakzio-ibilbide luzeagoa eta argiaren eroapenean malgutasun handiagoa eragiten ditu.

Erreferentziak

↑ Srinivasarao, M.. (1999). «Nano-Optics in the Biological World: Beetles, Butterflies, Birds, and MotAhs» Chemical Reviews 99 (7): 1935–1962. doi:10.1021/cr970080y. PMID 11849015..
↑ Kinoshita, S.; Yoshioka, S.; Miyazaki, J.. (2008). «Physics of structural colors» Reports on Progress in Physics 71 (7): 076401. doi:10.1088/0034-4885/71/7/076401. Bibcode: 2008RPPh...71g6401K..
↑ Introduction to Diffraction Grating. Thor Labs.
↑ AK Yetisen; H Butt; F da Cruz Vasconcellos; Y Montelongo; CAB Davidson; J Blyth; JB Carmody; S Vignolini et al.. (2013). «Light-Directed Writing of Chemically Tunable Narrow-Band Holographic Sensors» Advanced Optical Materials 2 (3): 250–254. doi:10.1002/adom.201300375..
↑ Hopkinson, F.; Rittenhouse, David. (1786). «An optical problem, proposed by Mr. Hopkinson, and solved by Mr. Rittenhouse» Transactions of the American Philosophical Society 2: 201–6. doi:10.2307/1005186..
↑ Fraunhofer, Joseph von. (1821). «Neue Modifikation des Lichtes durch gegenseitige Einwirkung und Beugung der Strahlen, und Gesetze derselben» Denkschriften der Königlichen Akademie der Wissenschaften zu München (Memoirs of the Royal Academy of Science in Munich) 8: 3–76..
↑ Fraunhofer, Joseph von. (1823). «Kurzer Bericht von den Resultaten neuerer Versuche über die Gesetze des Lichtes, und die Theorie derselben» Annalen der Physik 74 (8): 337–378. doi:10.1002/andp.18230740802. Bibcode: 1823AnP....74..337F..
↑ Turner, G. L'E.. (1967). «The contributions to Science of Friedrich Adolph Nobert» Bulletin of the Institute of Physics and the Physical Society 18 (10): 338–348. doi:10.1088/0031-9112/18/10/006..
↑ Warner, Deborah J.. (1971). «Lewis M. Rutherfurd: Pioneer Astronomical Photographer and Spectroscopist» Technology and Culture 12 (2): 190–216. doi:10.2307/3102525..
↑ Hentschel, Klaus. (1993). «The Discovery of the Redshift of Solar Fraunhofer Lines by Rowland and Jewell in Baltimore around 1890» Historical Studies in the Physical and Biological Sciences 23 (2): 219–277. doi:10.2307/27757699..

Kanpo estekak

Datuak: Q653294
Multimedia: Diffraction gratings / Q653294

[1] Srinivasarao, M.. (1999). «Nano-Optics in the Biological World: Beetles, Butterflies, Birds, and MotAhs» Chemical Reviews 99 (7): 1935–1962. doi:10.1021/cr970080y. PMID 11849015..

[2] Kinoshita, S.; Yoshioka, S.; Miyazaki, J.. (2008). «Physics of structural colors» Reports on Progress in Physics 71 (7): 076401. doi:10.1088/0034-4885/71/7/076401. Bibcode: 2008RPPh...71g6401K..

[3] Introduction to Diffraction Grating. Thor Labs.

[4] AK Yetisen; H Butt; F da Cruz Vasconcellos; Y Montelongo; CAB Davidson; J Blyth; JB Carmody; S Vignolini et al.. (2013). «Light-Directed Writing of Chemically Tunable Narrow-Band Holographic Sensors» Advanced Optical Materials 2 (3): 250–254. doi:10.1002/adom.201300375..

[5] Hopkinson, F.; Rittenhouse, David. (1786). «An optical problem, proposed by Mr. Hopkinson, and solved by Mr. Rittenhouse» Transactions of the American Philosophical Society 2: 201–6. doi:10.2307/1005186..

[6] Fraunhofer, Joseph von. (1821). «Neue Modifikation des Lichtes durch gegenseitige Einwirkung und Beugung der Strahlen, und Gesetze derselben» Denkschriften der Königlichen Akademie der Wissenschaften zu München (Memoirs of the Royal Academy of Science in Munich) 8: 3–76..

[7] Fraunhofer, Joseph von. (1823). «Kurzer Bericht von den Resultaten neuerer Versuche über die Gesetze des Lichtes, und die Theorie derselben» Annalen der Physik 74 (8): 337–378. doi:10.1002/andp.18230740802. Bibcode: 1823AnP....74..337F..

[8] Turner, G. L'E.. (1967). «The contributions to Science of Friedrich Adolph Nobert» Bulletin of the Institute of Physics and the Physical Society 18 (10): 338–348. doi:10.1088/0031-9112/18/10/006..

[9] Warner, Deborah J.. (1971). «Lewis M. Rutherfurd: Pioneer Astronomical Photographer and Spectroscopist» Technology and Culture 12 (2): 190–216. doi:10.2307/3102525..

[10] Hentschel, Klaus. (1993). «The Discovery of the Redshift of Solar Fraunhofer Lines by Rowland and Jewell in Baltimore around 1890» Historical Studies in the Physical and Biological Sciences 23 (2): 219–277. doi:10.2307/27757699..

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]