3 मिनट में स्पेस ऑप्टिकल कम्युनिकेशन पर आधारित बीम डिफ्लेक्शन तकनीक के बारे में जानें

बीम विक्षेपण तकनीक फ्री-स्पेस लेजर संचार का एक प्रमुख घटक है, और इसका प्रदर्शन यह निर्धारित करता है कि फ्री-स्पेस लेजर संचार तेज और स्थिर संचार आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है या नहीं। बीम विक्षेपण प्रौद्योगिकी को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: यांत्रिक बीम विक्षेपण प्रौद्योगिकी और गैर-यांत्रिक बीम विक्षेपण प्रौद्योगिकी। उनमें से, मैकेनिकल बीम विक्षेपण प्रौद्योगिकियों में स्कैनिंग गैल्वेनोमीटर, तेज़ नियंत्रण दर्पण और माइक्रो-इलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम विकृत दर्पण शामिल हैं; गैर-यांत्रिक बीम विक्षेपण प्रौद्योगिकियों में ध्वनि-ऑप्टिक विक्षेपण प्रौद्योगिकी, लिक्विड क्रिस्टल सामग्री पर आधारित विक्षेपण प्रौद्योगिकी और इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल विक्षेपण प्रौद्योगिकी शामिल हैं।

आइए विभिन्न बीम विक्षेपण प्रौद्योगिकियों की विशेषताओं और अंतरिक्ष ऑप्टिकल संचार के क्षेत्र में उनके अनुप्रयोग की संभावनाओं पर एक नज़र डालें।

1.स्कैनिंग गैल्वेनोमीटर

सबसे परिपक्व यांत्रिक बीम विक्षेपण उपकरण एक स्कैनिंग गैल्वेनोमीटर है, जो मूल रूप से मिलीसेकंड/उप-मिलीसेकंड के चरण प्रतिक्रिया समय और माइक्रोरेडियन की एक इंगित सटीकता के साथ एक प्रकाश परावर्तक है, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है।

चित्र 1 गैल्वेनोमीटर को स्कैन करने का योजनाबद्ध आरेख

गैल्वेनोमीटर स्कैनिंग प्रणाली में एक सरल संरचना, छोटा आकार, उच्च स्कैनिंग सटीकता, तेज गति और अपेक्षाकृत कम लागत होती है। हालाँकि, इसमें सीमित कार्य सीमा, पिनकुशन विरूपण और गैल्वेनोमीटर घिसाव जैसी समस्याएं हैं। यह उपकरण विक्षेपण कोण के मामले में उत्कृष्ट प्रदर्शन मानकों तक पहुंच गया है। उदाहरण के लिए, अमेरिकी थोरलैब्स कंपनी द्वारा लॉन्च किए गए XG210 श्रृंखला स्कैनिंग गैल्वेनोमीटर का विक्षेपण कोण ±20 डिग्री तक है। वर्तमान में, देश और विदेश के शोधकर्ता स्कैनिंग गति बढ़ाने और इसके प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए फेमटोसेकंड लेजर पल्स और बहु-आयामी गैल्वेनोमीटर संरचनाओं जैसे तरीकों का उपयोग करने पर काम कर रहे हैं।

हालाँकि, द्वि-आयामी गैल्वेनोमीटर और उच्च-आयामी गैल्वेनोमीटर स्कैनिंग प्रौद्योगिकियों के लिए, सिस्टम संरचना अधिक जटिल है, और व्यावहारिक अनुप्रयोगों में अभिविन्यास त्रुटियां होंगी, और त्रुटियों को ठीक करने के लिए अच्छे सुधार तरीकों की आवश्यकता होती है। भविष्य में, हम अवशिष्ट त्रुटियों को दबाने में सहायता के लिए परिवर्तनीय संरचना नियंत्रण प्रौद्योगिकी और मोटी और पतली दो-स्तरीय समग्र अक्ष नियंत्रण प्रौद्योगिकी का उपयोग करने पर विचार कर सकते हैं। अधिकतम दक्षता के साथ उच्च परिशुद्धता ट्रैकिंग और स्कैनिंग प्राप्त करने के लिए उन्हें अच्छे अंतरिक्ष वातावरण और छोटे कार्य चक्र वाले उपग्रह तारामंडल में लागू किया जा सकता है। इसके अलावा, लेजर संचार में लेजर की शक्ति आम तौर पर बहुत अधिक होती है, इसलिए सतह की क्षति को कम करने के लिए उच्च परावर्तन के साथ गैल्वेनोमीटर दर्पण सामग्री चुनना भी एक समस्या है जिसे भविष्य में हल करने की आवश्यकता है।

2. फास्ट स्टीयरिंग मिरर

फास्ट स्टीयरिंग मिरर, एफएसएम के लिए दो संरचनाएं हैं (जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है): एक एक्सवाई अक्ष फ्रेम संरचना है, जिसे शाफ्ट सिस्टम संरचना भी कहा जाता है; दूसरी लचीली अक्ष संरचना है, जो वर्तमान में एफएसएम की मुख्य विकास दिशा है।

चित्र 2 (ए) फास्ट स्टीयरिंग मिरर का XY अक्ष फ्रेम संरचना आरेख; (बी) फास्ट स्टीयरिंग मिरर की लचीली धुरी संरचना आरेख

तेज़ नियंत्रण दर्पण में उच्च स्थिति सटीकता, उच्च कोणीय रिज़ॉल्यूशन, तेज़ प्रतिक्रिया गति और कॉम्पैक्ट आकार के फायदे हैं। इसका व्यापक रूप से विभिन्न ऑप्टोमैकेनिकल प्रणालियों में उपयोग किया जाता है, और लचीली समर्थन संरचना भी यांत्रिक घर्षण को कम करती है, लेकिन व्यावहारिक अनुप्रयोगों में इसे बड़ी जड़ता फ्रेम संरचना के साथ संयुक्त करने की आवश्यकता होती है, इससे एक निश्चित ऑप्टिकल अक्ष त्रुटि हो जाएगी।

वर्तमान में, एक ओर, इस क्षेत्र में घरेलू अनुसंधान मुख्य रूप से तेज रिफ्लेक्टरों के संरचनात्मक सिमुलेशन और सिस्टम नियंत्रण पर केंद्रित है, और नए रिफ्लेक्टरों के विकास में प्रगति धीमी है। यह निरंतर पुनरावर्ती सत्यापन और उच्च अनुसंधान और विकास लागत की आवश्यकता से भी संबंधित है। इसलिए, एक संयुक्त सिमुलेशन प्रणाली विकसित करना ताकि सिस्टम में कुछ मापदंडों को समायोजित करके भौतिक सत्यापन का अनुकरण किया जा सके, जिससे विकास चक्र को काफी छोटा किया जा सके, उच्च प्रदर्शन वाले तेज दर्पण मापदंडों को तेजी से खोजा जा सके और अनुकूलन दक्षता में सुधार किया जा सके। भविष्य।

दूसरी ओर, अंतरिक्ष वातावरण में मौजूद थर्मल गड़बड़ी और मौलिक कंपन उच्च परिशुद्धता बीम को इंगित करते समय ऑप्टिकल अक्ष विरूपण और घबराहट का कारण बनेंगे। वर्तमान में, मौजूदा विधि एक माइकलसन इंटरफेरोमीटर और एक तेज़ नियंत्रण दर्पण से बने बीम का उपयोग करना है। ऑप्टिकल अक्ष त्रुटि की समस्या की भरपाई के लिए पॉइंटिंग संरेखण प्रणाली। हालाँकि, गतिशील माप त्रुटियों से निपटने में इस पद्धति की सटीकता कम है। वास्तविक समय में त्रुटियों की भरपाई के लिए गतिशील माप त्रुटियों की सटीकता को बढ़ाना एक समस्या है जिसे भविष्य में हल किया जाना चाहिए।

3.एमईएमएस विकृत दर्पण

माइक्रो-इलेक्ट्रो-मैकेनिकल सिस्टम-डिफॉर्मेबल मिरर (एमईएमएस-डीएम) के विभिन्न प्रकार होते हैं जैसे इलेक्ट्रोथर्मल ड्राइव, पीजोइलेक्ट्रिक ड्राइव, इलेक्ट्रोस्टैटिक ड्राइव और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ड्राइव। इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि इलेक्ट्रोस्टैटिक ड्राइव की संरचना सरल है, इसमें तेज प्रतिक्रिया गति और उच्च-आवृत्ति संकेतों के तहत काम करने की क्षमता के फायदे हैं, इसलिए यह ज्यादातर इलेक्ट्रोस्टैटिक बल द्वारा संचालित होता है, और इसे ज्यादातर फ्लैट कैपेसिटर के रूप में लागू किया जाता है। . इसकी संरचना चित्र 3 में दिखाई गई है।

चित्र 3 एमईएमएस विकृत दर्पण ड्राइव संरचना आरेख

माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम विकृत दर्पणों में उच्च इकाई घनत्व, कम प्रतिक्रिया समय, कम बिजली की खपत, कम लागत और अच्छी एकीकृत सर्किट अनुकूलता के फायदे हैं, और इमेजिंग क्षेत्र में अधिक व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं; हालाँकि, उनकी स्कैनिंग गति भी धीमी है और प्रकाश ऊर्जा का उपयोग भी कम है। , अधिक भटकती रोशनी जैसी समस्याएँ। हाल के वर्षों में, शोधकर्ताओं ने वेवफ्रंट स्ट्रोक को बढ़ाने और उच्च फ्रेम दर प्राप्त करने के लिए विकृत दर्पणों के लिए अधिक यूनिट एक्चुएटर्स विकसित करना शुरू कर दिया है; साथ ही, अधिक एक्चुएटर्स वाले विकृत दर्पण अधिक यांत्रिक तनाव का कारण बनेंगे, इसलिए हल्का, कम कठोरता वाली आधार सामग्री चुनना ही आगे का रास्ता है।

4. ध्वनिक और प्रकाश विक्षेपण प्रौद्योगिकी

एकॉस्टो-ऑप्टिक विक्षेपण तकनीक उच्च-आवृत्ति विद्युत संकेतों को अल्ट्रासोनिक तरंगों में परिवर्तित करती है और उन्हें एक झंझरी बनाने के लिए ट्रांसड्यूसर के माध्यम से कार्यशील माध्यम तक पहुंचाती है, जो किरण को विक्षेपित करने के लिए प्रकाश तरंग विवर्तन का उपयोग करती है, जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है। एकोस्टो-ऑप्टिक विवर्तन ध्वनि-ऑप्टिक क्षेत्र की लंबाई के अनुसार प्रभाव को रेमन्स विवर्तन और ब्रैग विवर्तन में विभाजित किया गया है। चूँकि रेमन्स विवर्तन में प्रकाश उपयोग दक्षता कम होती है और ब्रैग विवर्तन में उच्च विवर्तन दक्षता होती है, इसलिए आमतौर पर ब्रैग विवर्तन का उपयोग किया जाता है।

चित्र 4 ध्वनिक और प्रकाश विक्षेपण का सिद्धांत आरेख

ध्वनि-ऑप्टिक विक्षेपण उपकरणों में छोटे आकार, हल्के वजन, कम ड्राइविंग शक्ति और उच्च विवर्तन दक्षता के फायदे हैं। साथ ही, ध्वनि-ऑप्टिक विक्षेपण तकनीक में वास्तविक समय समानांतर प्रसंस्करण क्षमताएं, बड़े समय बैंडविड्थ, कंप्यूटर के साथ आसान संगतता और स्वचालित नियंत्रण भी है। हालाँकि, निम्नलिखित कमियाँ भी हैं: अधिकांश विवर्तित प्रकाश प्रथम-क्रम विवर्तित प्रकाश है, जिसके परिणामस्वरूप ध्वनिक-ऑप्टिकल विक्षेपण उपकरण में बड़े-कोण विक्षेपण रेंज में स्पष्ट कमियाँ, कम विक्षेपण सटीकता, ठीक नियंत्रण प्राप्त करने में कठिनाई होती है। किरण का, और कम रिज़ॉल्यूशन। , हाई-स्पीड स्कैनिंग के तहत एक "चिरप इफ़ेक्ट" दिखाई देगा।

अल्ट्रासोनिक ट्रैकिंग और सिंगल क्रिस्टल मल्टी-फ़्रीक्वेंसी जैसी विधियों का उपयोग करके कम रिज़ॉल्यूशन की समस्या को हल करने के लिए प्रभावी बैंडविड्थ को बढ़ाया जा सकता है। "चिरप प्रभाव" के लिए, इसके प्रभाव को खत्म करने के लिए डिफ्लेक्टर के बाद एक बेलनाकार लेंस जोड़ा जा सकता है। वर्तमान में, घटना ध्वनिक तरंगों की आवृत्ति पर कई अध्ययन हैं, और अल्ट्रासोनिक तरंगों की घटना के तहत ध्वनि-ऑप्टिक विक्षेपक की विवर्तन दक्षता और आवृत्ति प्रतिक्रिया प्रदर्शन में सुधार के लिए प्रयोगात्मक सुधार के विभिन्न तरीके किए गए हैं, लेकिन प्रदर्शन विक्षेपण कोण को बढ़ाने का विश्लेषण शायद ही कभी किया गया हो।

भविष्य में, इसके विक्षेपण स्कैनिंग कोण का विस्तार करने के लिए ध्वनिक तरंग की घटना दिशा को बदलने के लिए नियंत्रणीय ध्वनिक तरंग वेक्टर तकनीक पर विचार किया जा सकता है। बैंडविड्थ प्रदर्शन, एंटीस्टैटिक क्षमता और थर्मल स्थिरता सहित एकोस्टो-ऑप्टिक डिफ्लेक्टर के विक्षेपण प्रदर्शन के अन्य संकेतक भी वर्तमान अनुसंधान हॉटस्पॉट हैं।

5.एलसीडी विक्षेपण प्रौद्योगिकी

लिक्विड क्रिस्टल सामग्रियों पर आधारित बीम विक्षेपण प्रौद्योगिकियों में मुख्य रूप से शामिल हैं: लिक्विड क्रिस्टल चरणबद्ध सरणियाँ, लिक्विड क्रिस्टल माइक्रोलेंस सरणियाँ, और लिक्विड क्रिस्टल ध्रुवीकरण झंझरी।

लिक्विड क्रिस्टल ऑप्टिकल फेज़्ड ऐरे (एलसीओपीए) तकनीक इलेक्ट्रोड के माध्यम से लिक्विड क्रिस्टल अणुओं पर वोल्टेज लागू करने को संदर्भित करती है। चूँकि लिक्विड क्रिस्टल अणुओं में इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित द्विअपवर्तन प्रभाव होता है, लागू वोल्टेज विभिन्न अवस्थाओं में लिक्विड क्रिस्टल अणुओं के विक्षेपण की डिग्री को नियंत्रित करता है, जिससे बीम तरंग प्रभावित होती है। यह बीम स्कैनिंग को साकार करने के लिए सामने चरण मॉड्यूलेशन की भूमिका निभाता है, जैसा कि चित्र 5 में दिखाया गया है।

चित्र 5 लिक्विड क्रिस्टल चरणबद्ध सरणी विक्षेपण का सिद्धांत आरेख

एलसीओपीए में उच्च शक्ति और कम वोल्टेज ड्राइविंग के फायदे हैं, और यह निपुणता और बिना किसी यांत्रिक जड़ता के साथ उच्च-सटीक बीम विक्षेपण प्राप्त कर सकता है। हालाँकि, इसमें लंबी प्रतिक्रिया समय और कम ऑपरेटिंग स्पेक्ट्रम चौड़ाई जैसी कमियाँ हैं। इसके अलावा, छोटा विक्षेपण कोण एलसीओपीए की अनुप्रयोग सीमा को भी सीमित करता है, जिसके लिए बड़े विक्षेपण कोण को प्राप्त करने के लिए कोण प्रवर्धन उपकरण की आवश्यकता होती है। हालाँकि, कोण प्रवर्धन उपकरण के प्रभावी एपर्चर और वॉक-अवे कोण जैसे कारकों के कारण, वर्तमान में कोण प्रवर्धन उपकरण के लिए उच्च कोण आवर्धन प्राप्त करना मुश्किल है। उसी समय, लिक्विड क्रिस्टल चरणबद्ध सरणी में ऑपरेशन के दौरान कई विवर्तन आदेश होंगे, और गैर-रेखीय सहसंबंध प्रभावों के प्रभाव के साथ मिलकर, एलसीओपीए की विक्षेपण दक्षता कम हो जाएगी।

लिक्विड क्रिस्टल माइक्रो-लेंस ऐरे (एलसीएमएलए) में 3 लेंस ऐरे होते हैं, जैसा कि चित्र 6 में दिखाया गया है। एलसीओपीए की तुलना में, एलसीएमएलए का विक्षेपण कोण बड़ा होता है और यह ऑप्टिकल रिटर्न ज़ोन से प्रभावित नहीं होता है, इसलिए विक्षेपण दक्षता अधिक होती है; लिक्विड क्रिस्टल सामग्री में एलसी आणविक व्यवस्था के परिवर्तन समय से प्रभावित, एलसीएमएलए द्वारा आवश्यक ऑप्टिकल पथ अंतर एलसीओपीए की तुलना में लंबा है। छोटा, मोटाई को छोटा बनाया जा सकता है, इसलिए एलसीएमएलए का प्रतिक्रिया समय एलसीओपीए की तुलना में कम है। हालाँकि, निरंतर बीम विक्षेपण स्कैनिंग प्राप्त करने के लिए, एलसीएमएलए को कुछ ठीक-कोण विक्षेपण उपकरणों के साथ संयोजन में उपयोग करने की आवश्यकता होती है, जो अनुप्रयोग कार्यान्वयन की जटिलता को बढ़ाता है। इसके अलावा, एलसीएमएलए एक बहु-परत लेंस सरणी से बना है, और सिस्टम स्थिरता एलसीओपीए से भी बदतर है। एलसीएमएलए उत्सर्जित प्रकाश के मुख्य बड़े विवर्तन क्रम को बदलकर बीम विक्षेपण प्राप्त करता है। माइक्रोलेंस सरणी की स्थानिक सुसंगतता इसके रिज़ॉल्यूशन को प्रभावित करती है, जिसके लिए माइक्रोलेंस के आकार में बहुत छोटी त्रुटि की आवश्यकता होती है, जो एक बड़ी समस्या है जिसे हल करने की आवश्यकता है।

चित्र 6 लिक्विड क्रिस्टल माइक्रोलेंस सरणी का योजनाबद्ध आरेख

लिक्विड क्रिस्टल पोलराइजेशन ग्रेटिंग (एलसीपीजी) का सिद्धांत यह है कि आपतित प्रकाश ध्रुवीकरण से होकर बाएं हाथ की रोशनी और दाएं हाथ की रोशनी बनाता है, और फिर एलसीपीजी से होकर प्रकाश किरण को दो अलग-अलग दिशाओं में विक्षेपित करता है। विक्षेपण प्रकाश पथ चित्र 7 में दिखाया गया है। एलसीपीजी विद्युत क्षेत्र के किनारे के प्रभाव से प्रभावित नहीं होता है और इसमें उच्च रिज़ॉल्यूशन, प्रोग्रामयोग्य नियंत्रण, हल्कापन और लचीलापन होता है। एलसीपीजी को केवल समतुल्य अर्ध-तरंग प्लेट के ऑप्टिकल पथ अंतर उत्पन्न करने की आवश्यकता होती है, और लिक्विड क्रिस्टल परत की आवश्यक मोटाई पतली होती है, जिससे इसकी प्रतिक्रिया समय कम हो जाती है। यह तेज़ है और इसमें चरण रीसेटिंग के कारण होने वाले ऑप्टिकल रिटर्न का प्रभाव नहीं पड़ता है। इसके अलावा, यह व्यापक स्पेक्ट्रम ऑपरेशन भी हासिल कर सकता है। हालाँकि, एक एकल एलसीपीजी के लिए एक ही समय में कई कोणों और देखने के बड़े क्षेत्र की सूचकांक आवश्यकताओं को प्राप्त करना मुश्किल है, और मल्टी-लेयर एलसीपीजी की तैयारी प्रक्रिया और सिस्टम स्थिरता पर उच्च आवश्यकताएं हैं।

चित्र 7 लिक्विड क्रिस्टल ध्रुवीकरण झंझरी का योजनाबद्ध आरेख

पारंपरिक एलसीओपीए हल्का और लचीला है और एक छोटे कोण सीमा के भीतर ठीक विक्षेपण प्राप्त कर सकता है। प्रणाली की जटिलता अपेक्षाकृत सरल है और तैयारी प्रक्रिया अपेक्षाकृत परिपक्व है। हालाँकि, यह चरण रीसेटिंग के कारण होने वाले ऑप्टिकल रिटर्न ज़ोन से प्रभावित होता है, और विक्षेपण दक्षता, प्रतिक्रिया समय और अन्य संकेतकों में स्पष्ट कमियाँ होती हैं। , अभी भी निरंतर सुधार और विकास की आवश्यकता है। एलसीएमएलए और एलसीपीजी ऑप्टिकल रिटर्न जोन से प्रभावित नहीं होते हैं और विक्षेपण दक्षता में काफी सुधार हुआ है। हालाँकि, बीम की अर्ध-निरंतर विक्षेपण स्कैनिंग को प्राप्त करने के लिए उन दोनों को ठीक-कोण विक्षेपण उपकरणों से लैस करने की आवश्यकता होती है, और दोनों अधिकतम विक्षेपण कोण को प्राप्त करने के लिए बहु-चरणों का उपयोग करते हैं। श्रृंखला संरचना एक ऐसी प्रणाली की ओर ले जाएगी जो बहुत लंबी है और इसमें अपेक्षाकृत खराब स्थिरता है। एलसीओपीए और एलसीएमएलए की तुलना में, एलसीपीजी में न केवल बड़े विक्षेपण कोण और उच्च विक्षेपण दक्षता की विशेषताएं हैं, बल्कि व्यापक स्पेक्ट्रम संचालन का अनूठा लाभ भी है, लेकिन यह केवल बड़े कोणीय अंतराल के साथ बीम विक्षेपण स्कैनिंग प्राप्त कर सकता है। वर्तमान में, गैर-यांत्रिक विक्षेपण में लिक्विड क्रिस्टल विक्षेपण तकनीक का सबसे अधिक अध्ययन किया जाता है, लेकिन गैर-ध्रुवीकृत प्रकाश स्थितियों के तहत बड़े कोण और उच्च दक्षता प्राप्त करने में महत्वपूर्ण सीमाएं हैं। इस समस्या को हल करने के लिए, डिवाइस वास्तुकला और सामग्री प्रकार पर विचार किया जा सकता है; लिक्विड क्रिस्टल ध्रुवीकरण झंझरी उपकरणों का उपयोग करते समय, बड़े कोण विक्षेपण पर निरंतर कोण विक्षेपण प्राप्त करना मुश्किल होता है। ये ऐसी समस्याएं हैं जिन्हें भविष्य में हल करने की आवश्यकता है।

6.इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल डिफ्लेक्शन तकनीक

इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल विक्षेपण तकनीक को बीम प्रसार की दिशा के लंबवत अपवर्तक सूचकांक ढाल द्वारा उत्पन्न विक्षेपण का उपयोग करके महसूस किया जाता है, जैसा कि चित्र 8 में दिखाया गया है। अन्य प्रौद्योगिकियों की तुलना में, इलेक्ट्रो-ऑप्टिक क्रिस्टल पर आधारित बीम डिफ्लेक्टर में मनमाने ढंग से विक्षेपण के फायदे हैं। कोण, छोटा आकार, तेज़ प्रतिक्रिया गति और उच्च संवेदनशीलता, लेकिन उनमें कम रिज़ॉल्यूशन की समस्या होती है।

चित्र 8 इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल विक्षेपण का सिद्धांत आरेख

हाल के वर्षों में, देश और विदेश में द्वितीयक इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल प्रभाव वाली इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल सामग्री की सूचना मिली है, जैसे लिथियम नाइओबेट, बेरियम टाइटेनेट, आदि। रैखिक इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल प्रभाव वाले क्रिस्टल की तुलना में, वे प्रतिक्रिया जैसे प्रदर्शन में बेहतर हैं गति और विक्षेपण वोल्टेज. उनमें से, केटीएन क्रिस्टल सबसे अधिक प्रतिनिधि हैं।

केटीएन क्रिस्टल सबसे बड़े माध्यमिक इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल प्रभाव वाला वर्तमान में ज्ञात क्रिस्टल है। इसमें बड़े ढांकता हुआ स्थिरांक, कम ढांकता हुआ नुकसान, स्पष्ट फेरोइलेक्ट्रिकिटी और उत्कृष्ट गैर-रेखीय ऑप्टिकल गुण जैसी उत्कृष्ट विशेषताएं हैं। बीम विक्षेपण के क्षेत्र में इसके अनुप्रयोगों की एक बहुत विस्तृत श्रृंखला है। संभावना। वर्तमान में, जापान की एनटीटी कंपनी और संयुक्त राज्य अमेरिका में पेंसिल्वेनिया विश्वविद्यालय, साथ ही घरेलू हार्बिन इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी, नानकई विश्वविद्यालय और शेडोंग एकेडमी ऑफ साइंसेज जैसी विदेशी कंपनियों ने केटीएन की विक्षेपण विशेषताओं पर बहुत सारे शोध किए हैं। क्रिस्टल.

एनटीटी कंपनी और पेंसिल्वेनिया विश्वविद्यालय ने मुख्य रूप से स्पेस चार्ज इंजेक्शन पर आधारित केटीएन क्रिस्टल बीम विक्षेपण तकनीक का अध्ययन किया; शेडोंग एकेडमी ऑफ साइंसेज ने मुख्य रूप से केटीएन क्रिस्टल की संरचना ढाल से प्रेरित बीम विक्षेपण तकनीक का अध्ययन किया; हार्बिन इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी और अन्य ने मुख्य रूप से केटीएन क्रिस्टल बीम डिफ्लेक्टर के इलेक्ट्रोड का अध्ययन किया। संरचना और परिचालन तापमान जैसे इंजीनियरिंग मुद्दों का अध्ययन किया गया।

वर्तमान में निम्नलिखित समस्याएं मौजूद हैं: क्रिस्टल विकास में उच्च ऑप्टिकल एकरूपता हासिल करना और व्यावहारिक अनुप्रयोगों की जरूरतों को पूरा करना मुश्किल है; क्यूरी तापमान के निकट अनुप्रयोगों के लिए सटीक तापमान नियंत्रण विधियों की आवश्यकता होती है; क्यूरी तापमान पर स्पेस चार्ज इंजेक्शन तंत्र और ध्रुवता के बारे में प्रश्न हैं। नैनो-क्षेत्र और बीम विक्षेपण के नियंत्रण तंत्र जैसे वैज्ञानिक मुद्दों पर और अधिक शोध की आवश्यकता है।

प्रत्येक विक्षेपण तकनीक के फायदे और नुकसान को अधिक सहजता से प्रदर्शित करने के लिए, एक तुलनात्मक विश्लेषण किया गया, जैसा कि तालिका 1 में दिखाया गया है।

तालिका 1 बीम विक्षेपण प्रौद्योगिकियों की तुलना

सारांश

आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले यांत्रिक सूक्ष्म-इलेक्ट्रोमैकेनिकल विकृत दर्पण, तेज प्रतिबिंब दर्पण और स्कैनिंग गैल्वेनोमीटर यांत्रिक साधनों के माध्यम से उत्सर्जित ऑप्टिकल अक्ष की दिशा बदलते हैं। उनकी सटीकता माइक्रोरेडियंस तक पहुंच सकती है और विक्षेपण कोण दर्जनों रेडियंस तक पहुंच सकता है। उनके पास चिकित्सा और अन्य क्षेत्रों में व्यापक आवेदन की संभावनाएं हैं। . हालाँकि, जटिल संरचना, भारी आकार और उच्च ऊर्जा खपत जैसी समस्याएं हैं। अनुकूली ऑप्टिकल सिस्टम के बड़े आकार के कारण, देश और विदेश में एमईएमएस विकृत दर्पण मुख्य रूप से इमेजिंग क्षेत्र में उपयोग किए जाते हैं। बीम विक्षेपण के क्षेत्र में, छोटे पैमाने के अंतरिक्ष जनित वातावरण की जरूरतों को पूरा करना मुश्किल है। रसायनीकरण और हल्के वजन की उच्च आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए।

ध्वनि-ऑप्टिक विक्षेपण उपकरण में एक बड़ी कार्यशील बैंडविड्थ होती है, लेकिन माइक्रोरेडियंस की विक्षेपण सटीकता को पूरा करना मुश्किल होता है, और इसमें घटना प्रकाश की तरंग दैर्ध्य, कोण और ऊर्जा पर उच्च आवश्यकताएं होती हैं और बड़ी ऊर्जा हानि होती है।

लिक्विड क्रिस्टल चरणबद्ध सरणियों और माइक्रोलेंस सरणियों जैसे तरीकों में कम बिजली की खपत और कम ड्राइविंग वोल्टेज होता है, लेकिन उनमें धीमी प्रतिक्रिया गति, असंतत कोणीय विक्षेपण, बड़े विक्षेपण कोण होते हैं लेकिन बड़े कोणों पर कम विक्षेपण दक्षता होती है, जिससे कार्य आवश्यकताओं को पूरा करना मुश्किल हो जाता है। बड़े-बैंडविड्थ ट्रांसमिशन।

अन्य प्रौद्योगिकियों की तुलना में, इलेक्ट्रो-ऑप्टिक क्रिस्टल पर आधारित बीम डिफ्लेक्टर में मनमाने विक्षेपण कोण, छोटे आकार, तेज प्रतिक्रिया गति और उच्च संवेदनशीलता के फायदे हैं। उन्हें उच्च गति प्रकाश विक्षेपण प्रौद्योगिकी की अग्रणी दिशाओं में से एक को साकार करने के लिए सबसे उपयुक्त माना जाता है। विभिन्न प्रकार की इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल सामग्रियों में, केटीएन क्रिस्टल पर आधारित इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल डिफ्लेक्टर में बड़े-कोण विक्षेपण, तेज प्रतिक्रिया गति, उच्च विक्षेपण दक्षता, उच्च विक्षेपण सटीकता, वाइड-बैंडविड्थ ऑपरेशन आदि के फायदे हैं और इसमें अधिक क्षमता है। अंतरिक्ष ऑप्टिकल संचार जैसे क्षेत्रों में अनुप्रयोगों में, दुनिया भर में अनुसंधान हॉटस्पॉट बन रहा है। एक ओर, बाद के कार्य में समान संरचना और नियमित आकार के साथ उच्च गुणवत्ता वाले क्रिस्टल विकसित करने के लिए केटीएन क्रिस्टल की विकास विशेषताओं और स्थितियों का विश्लेषण और अध्ययन करना चाहिए; दूसरी ओर, हमें धीरे-धीरे केटीएन क्रिस्टल के सूक्ष्म विक्षेपण तंत्र का अध्ययन करना चाहिए, जो बहुत महत्वपूर्ण है। व्यवहारिक महत्व।