Diffractive waveguide ለኤአር መነጽሮች ዋናው የጨረር ማሳያ መፍትሄ ነው። ብዙ የኤአር መሣሪያዎች ይህንን ቴክኖሎጂ ይጠቀማሉ። ለምንድነው ዋናዎቹ የኤአር ሃርድዌር አምራቾች የተለያዩ ሞገድ መመሪያዎችን የሚወዱት? በትክክል ተለዋዋጭ ሞገድ መመሪያ ምንድን ነው?
01 Diffractive Waveguide ትርጉም
ጠለቅ ያለ ግንዛቤን ለማግኘት፣ 'ተለዋዋጭ ሞገድ መመሪያ' የሚለውን ቃል በሁለት ክፍሎች መክፈል እንችላለን፡ ልዩነት እና ሞገድ።
በተለምዶ፣ ብርሃን በሦስት መንገዶች ሊሰራጭ እንደሚችል እናውቃለን፡- ቀጥታ መስመር ስርጭት፣ ነጸብራቅ፣ እና ነጸብራቅ። ለምሳሌ የኢንፍራሬድ እይታ፣ ፔሪስኮፕ እና ገለባ በውሃ ውስጥ ሲቀመጥ የታጠፈ የሚመስልበት መንገድ ሁሉም በእነዚህ ሶስት መርሆች ላይ የተመሰረቱ ናቸው። በአንጻሩ ብርሃንን የሚያሰራጭበት አራተኛው መንገድ ዲፍራክሽን ነው።
በ17ኛው መቶ ክፍለ ዘመን ጣሊያናዊው የሂሳብ ፕሮፌሰር ፍራንቸስኮ ግሪማልዲ 'ልዩነት' የሚለውን ቃል አገኙ እና ፈጠሩ ይህም 'diffringere' ከሚለው ከላቲን ቃል የመጣ ሲሆን ትርጉሙም 'ወደ ቁርጥራጭ መሰባበር' የሚለው ነው።
በሙከራዎቹ ውስጥ የብርሃን ጨረሩን በሁለት ትንንሽ ክፍት ቦታዎች እና በጨለማ ክፍል ውስጥ ባለው ስክሪን ላይ በማሳለፍ የትንበያውን ጠርዝ ላይ ያለውን የብርሃን እና የጨለማ ግርዶሽ ሁኔታ ተመልክቷል። ስለዚህ, ዲፍራክሽን የሚያመለክተው መሰናክሎች ወይም ስንጥቆች ሲያጋጥሙ የማዕበል ስርጭት አቅጣጫ የሚቀየርበትን አካላዊ ክስተት ነው።
ሊታዩ የሚችሉ የዲፍራክሽን ውጤቶች ሊታዩ የሚችሉት የእንቅፋት መጠን ወይም የስንጣው ስፋት ከማዕበሉ የሞገድ ርዝመት ጋር ሲወዳደር ወይም ሲቀንስ ብቻ በመሆኑ በዕለት ተዕለት ህይወታችን ውስጥ የብርሃን ልዩነትን ለማየት ብዙ ጊዜ አስቸጋሪ ይሆናል። ነገር ግን, በተወሰኑ ልዩ ሁኔታዎች, ልንመለከተው እንችላለን. ለምሳሌ በሰማይ ላይ የሚታየው 'ክብር' ክስተት፣ በጥላ ዙሪያ በቀለማት ያሸበረቀ ሃሎ ሆኖ የሚታየው፣ የፀሐይ ብርሃን በደመና ውስጥ በሚገኙ ትናንሽ የውሃ ጠብታዎች እና የበረዶ ቅንጣቶች ውስጥ የሚፈነጥቅበት ውጤት ነው።
ስለ ዲፍራክሽን ከተነጋገርን ፣ በትክክል የሞገድ መመሪያ ምንድነው?
በዓለማችን ውስጥ የብርሃን ሞገዶች፣ የድምፅ ሞገዶች እና ኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶችን ጨምሮ የተለያዩ አይነት ሞገዶች አሉ።
የሞገድ መመሪያ እነዚህን ሞገዶች ከአንድ ቦታ ወደ ሌላ የሚያስተላልፍ መሳሪያ ነው. ስለዚህ የብርሃን ሞገዶች በሚዛመቱበት ጊዜ የብርሃን ሞገዶችን የሚመራ መካከለኛ ወይም መሳሪያ ነው.
የሁለቱም የዲፍራክሽን እና የሞገድ መመሪያዎችን በመረዳት፣ ተለዋዋጭ ሞገድ መመሪያን መግለፅ እንችላለን፡ በቀላል አነጋገር፣ የብርሃን ሞገዶችን በሚጓዙበት ጊዜ ለመምራት የብርሃን ልዩነትን የሚጠቀም መካከለኛ ነው።
ተለዋዋጭ ሞገድ መመሪያ
የበለጠ ለማብራራት፣ ዲፍራክቲቭ ዌቭ ጋይድ የተነደፈው የግራቲንግን ልዩ ልዩ ባህሪያት በመጠቀም 'የብርሃን መንገድ' ለመፍጠር ነው፣ ብርሃን አስቀድሞ በተወሰነው መንገድ እንዲሰራጭ እና ከጥቃቅን ፕሮጄክሽን ሲስተም የሚወጣውን ብርሃን በሰው ዓይን ውስጥ እንዲመራ ማድረግ።
ዲፍራክቲቭ ግሬቲንግ፣ ወቅታዊ መዋቅር ያለው የኦፕቲካል ኤለመንት የዲፍራክቲቭ ሞገድ መመሪያው ዋና አካል ነው። ጥቅም ላይ በሚውለው የፍርግርግ አይነት ላይ በመመስረት, ተለዋዋጭ ሞገድ መመሪያዎች በሁለት ዓይነቶች ሊከፈሉ ይችላሉ-የገጽታ እፎይታ ፍርግርግ እና ጥራዝ ሆሎግራፊክ ግሪቲንግ ሞገድ መመሪያዎች።
02 Surface Relief Grating Waveguide
የገጽታ እፎይታ ፍርግርግ የሚፈጠረው 'በቅርጻ ቅርጽ' ከፍተኛ ጫፎች እና ዝቅተኛ ሸለቆዎች በአንድ ቁሳቁስ ላይ እንደ ፎቶሊቶግራፊ እና ማሳከክ ባሉ ሂደቶች ነው። ይህ የማምረት ዘዴ አስፈላጊውን የኦፕቲካል አፈፃፀምን የሚያሟላ ወቅታዊ መዋቅርን ያገኛል.
እነዚህ ፍርግርግዎች ከነሱ ጋር መስተጋብር የሚፈጥሩትን ብርሃን ይቆጣጠራሉ፣ ይህም በ waveguide ውስጥ ውጤታማ የሆነ ልዩነት እና ብርሃን እንዲመራ ያስችለዋል። የመሬት ላይ እፎይታ ፍርግርግ በፋብሪካው ቀላልነት እና በተለያዩ የኦፕቲካል ስርዓቶች ውስጥ የመዋሃድ ችሎታ ስላለው በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላል.
የSEM ምስል የገጽታ እፎይታ ፍርግርግ
Surface Relief Grating Waveguide ከማይክሮ ፕሮጀክሽን ሲስተም (ኦፕቲካል ኢንጂን) የሚወጣውን ብርሃን ወደ ሰው ዓይን ለመምራት፣ ብርሃኑ የማጣመር እና የማጣመር ሂደቶችን ማለፍ አለበት። በተለይም ከኦፕቲካል ኤንጂን የሚመነጨው ብርሃን በግብአት ግሪቱ በኩል ወደ ሞገድ መመሪያው ይገባል፣ በጠፍጣፋው ሞገድ ውስጥ ባለው አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ ይሰራጫል እና በመጨረሻም በውጤቱ ፍርግርግ ወደ ሰው ዓይን ይተላለፋል። እዚህ ጥቅም ላይ የሚውለው የግብአት እና የውጤት ፍርግርግ የወለል ንጣፎች ናቸው.
የፍርግርግ ናኖ ስኬል ገፅታዎች ከብርሃን የሞገድ ርዝመት ጋር ስለሚነፃፀሩ ብርሃን እንደ ተራ ጨረሮች መቆጠር ሳይሆን እንደ ኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ መታየት አለበት። ብርሃን ግርዶሹን ሲመታ፣ ባለብዙ-ትዕዛዝ ልዩነትን ያስተላልፋል።
ለምሳሌ፣ የኦፕቲካል ሞተሩ ሞኖክሮማቲክ ብርሃን (እንደ አረንጓዴ መብራት) የሚያመነጭ ከሆነ ይህ ብርሃን የግቤት ፍርግርግ ሲመታ ወደተለያዩ አቅጣጫዎች የሚጓዙ በርካታ ጨረሮች ይከፈላል። ከእነዚህ ዜሮ ያልሆኑ ዲፍራክሽን ትዕዛዞች አንዱ (ለምሳሌ፣ +1 ትዕዛዝ) የጠፍጣፋው ሞገድ መመሪያን አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ ሁኔታን ያሟላል፣ ይህም በጠቅላላው የውስጥ ነጸብራቅ በኩል ወደ ውስጥ እንዲገባ እና በ waveguide ውስጥ እንዲሰራጭ ያስችለዋል። ይህ የተለየ የዝርዝር ቅደም ተከተል የዲፍራክቲቭ ሞገድ መመሪያ የሥራ ቅደም ተከተል ተብሎ ይጠራል. እንደ የወቅቱ፣ የግዴታ ኡደት፣ የጉድጓድ ጥልቀት እና የጎን ግድግዳ አንግል ያሉ መለኪያዎችን በትክክል በመቆጣጠር አብዛኛው የብርሃን ሃይል ወደ ዲፍራክቲቭ ሞገድ የስራ ቅደም ተከተል በማሰባሰብ አብዛኛው የብርሃን ሃይልን ከሞገድ ጋይድ ጋር በማጣመር። ይህ ሂደት የዲፍራክቲቭ ሞገድ መመሪያን የመገጣጠም ሂደት በመባል ይታወቃል.
በተመሳሳይ መልኩ፣ በዲፍራክቲቭ ሞገድ መመሪያው ውስጥ በጠቅላላ ውስጣዊ ነጸብራቅ ውስጥ እየተሰራጨ ያለው ብርሃን የውጤት ፍርግርግ ሲያጋጥመው፣ እንዲሁም በርካታ የዲፍራክሽን ትዕዛዞችን ይፈጥራል። ከእነዚህ ዜሮ ያልሆኑ ትእዛዞች ውስጥ አንዱ ከዲፍራክቲቭ ሞገድ መመሪያው በተለየ አቅጣጫ ይወጣል፣ በመቀጠልም ወደ ሰው ዓይን ይገባል። ይህ የዲፍራክቲቭ ሞገድ መመሪያን የማጣመር ሂደት በመባል ይታወቃል።
የኦፕቲካል ሞተሩ ቀለም ያለው ብርሃን ካወጣ, ከላይ ከተጠቀሱት ሂደቶች በተጨማሪ ሌሎች ውስብስብ ነገሮችም ይኖራሉ. በተለያዩ የብርሃን ቀለሞች የተለያዩ የሞገድ ርዝመቶች ምክንያት, የልዩነት ብቃታቸውም እንዲሁ ይለያያል. በዚህ ምክንያት, በሚሰራጭበት ጊዜ የእያንዳንዱ የብርሃን ቀለም ኃይል በተለያየ ዲግሪ ሊጠፋ ይችላል, በዚህም ምክንያት መበታተን ያስከትላል. የተለያዩ የግራቲንግ መለኪያዎችን በማመቻቸት ግሪቱ የተለያዩ የብርሃን የሞገድ ርዝመቶችን ኃይል በትክክል መቆጣጠር ይችላል ፣በዚህም የተበታተነ ጉዳዮችን ይቀንሳል እና በመጨረሻም ትክክለኛ ቀለም ያላቸውን ምስሎች ለማየት ያስችለናል።
የግራቲንግ ዲፍራክሽን ውስብስብ ጉዳዮችን ለመፍታት ኩባንያው በፎሪየር ሞዳል ዘዴ (ኤፍኤምኤም) ላይ በመመርኮዝ ከግራቲንግ ጋር የተያያዙ ችግሮችን በፍጥነት እና በትክክል ለማስላት የሚያስችል አጠቃላይ የስሌት ሶፍትዌሮችን ለተለያዩ የግራቲንግ አይነቶች አዘጋጅቷል።
በተጨማሪም ኩባንያው በዲዛይን እና በማኑፋክቸሪንግ መካከል ያለውን ቅንጅት በማሳካት ሙሉ በሙሉ የታጠቀ የግሬቲንግ ማስተር ማቀነባበሪያ ማእከል እና የተሟላ የጅምላ ማምረቻ ስርዓት አለው ። ግሬቲንግስ በሚዘጋጅበት ጊዜ ለጌታው የማቀነባበሪያ አቅም እና የአመራረት ቴክኒኮችን ግምት ውስጥ ማስገባት ይቻላል, ጉዳዮች በሚፈጠሩበት ጊዜ ወቅታዊ ማስተካከያዎችን እና ማመቻቸትን ይፈቅዳል, ይህም ፈጣን የምርት ድግግሞሽ ዑደት ያስከትላል.
በዋና ዋና የኤአር ሃርድዌር አምራቾች በጣም የሚወደደው የዲፍራክቲቭ ሞገድ መመሪያ በተለይ የላይ ላይ እፎይታ ግሪቲንግ ሞገድ መመሪያን ያመለክታል። ጥቅሞቹ ቀጭን ንድፍ፣ ትልቅ የእይታ መስክ፣ ሰፊ የአይን እንቅስቃሴ ክልል እና ዝቅተኛ የጅምላ ምርት ወጪዎችን ያጠቃልላል፣ ይህም በ AR ኢንዱስትሪ ውስጥ እንደ ዋናው የማሳያ ቴክኖሎጂ መንገድ በስፋት እንዲታይ ያደርገዋል።
03 ጥራዝ ሆሎግራፊክ ግራቲንግ Waveguide
በድምፅ ሆሎግራፊክ ግራቲንግ ሞገድ ውስጥ ያለው የብርሃን ስርጭት ሂደት በመሠረቱ ላይ ካለው የእርዳታ ፍርግርግ ሞገድ መመሪያ ጋር ተመሳሳይ ነው።
ዋናው ልዩነት የድምጽ መጠን ሆሎግራፊክ ፍርግርግ እንዴት እንደሚፈጠር ነው. 'የተቀረጸ' ከመሆን ይልቅ የቮልዩም ሆሎግራፊክ ግሬቲንግ የሚሠራው በሁለት ወጥ የብርሃን ጨረሮች የተፈጠሩ የጣልቃ ገብነት ንድፎችን በመሬት ላይ ያለውን የፎቶረስስት ፊልም በማጋለጥ ነው። ይህ ሂደት በሞለኪውላዊ ደረጃ የተለያዩ የማጣቀሻ ኢንዴክሶች ያለው ወቅታዊ የቦታ ስርጭት ያመነጫል። ጥራዝ ሆሎግራፊክ ግሬቲንግስ በተለምዶ በ Bragg diffraction ሁኔታዎች ውስጥ ይሰራሉ።
የ Bragg Diffraction ሁኔታዎች ምንድን ናቸው?
እ.ኤ.አ. በ 1912 ጀርመናዊው ሳይንቲስት ማክስ ቮን ላው በ ክሪስታሎች ውስጥ የኤክስሬይ ስርጭትን ክስተት አገኘ ፣ ለኤክስ ሬይ ዲፍራክሽን ፊዚክስ ጥናት መሠረት ጥሏል። በዚያው ዓመት ላውረንስ ብራግ በካቨንዲሽ ላብራቶሪ ተደጋጋሚ ጥናቶችን በማድረግ ይህ ክስተት የሞገድ ልዩነት ውጤት ነው ሲል ደምድሟል።
እ.ኤ.አ. በ 1913 ላውረንስ ብራግ እና አባቱ ሄንሪ ብራግ የብራግ ኤክስሬይ ስርጭትን (ብራግ ዲፍራክሽን በመባል የሚታወቀው) በጋራ ሀሳብ አቅርበው ነበር። የንዑስአቶሚክ ቅንጣት ሞገዶች ወደ ክሪስታል ሲገቡ፣ የንዑሳን ሞገዶች የሞገድ ርዝመት በክሪስታል ውስጥ ባሉ አቶሞች መካከል ካለው ርቀት ጋር ከተቃረበ፣ ቅንጣቢው ሞገዶች በመስታወት በሚመስል መልኩ በአቶሞች ይበተናሉ። ይህ መበታተን በብራግ ህግ መሰረት ገንቢ የሆነ ጣልቃ ገብነትን ያስከትላል፣ የተጠናከረ ማዕበልን ይፈጥራል (ብራግ ፒክ በመባል ይታወቃል)። የ Bragg ሁኔታዎች ገንቢ ጣልቃ ገብነት እንዲፈጠር መሟላት ያለባቸው መስፈርቶች ናቸው.
የ Bragg diffraction ስዕላዊ መግለጫ
በ Bragg diffraction መርህ ላይ በመመስረት, የብርሃን ሞገዶች የብራግ ሁኔታዎችን በሚያሟሉበት ጊዜ, ጥራዝ ሆሎግራፊክ ግሬቲንግስ በጣም ከፍተኛ የዲፍራክሽን ቅልጥፍናን ሊያገኙ ይችላሉ. ሆኖም፣ የብራግ ሁኔታዎች በተፈጠረው ብርሃን አንግል እና የሞገድ ርዝመት ላይ ጥብቅ መስፈርቶችን ያስገድዳሉ። እነዚህ ሁኔታዎች ካልተሟሉ የዲፍራክሽን ውጤታማነት በፍጥነት ሊቀንስ ይችላል. ይህ የድምጽ መጠን ሆሎግራፊክ ግራቲንግ ሞገዶችን ያመጣል ጥሩ የቀለም ተመሳሳይነት ለማግኘት የሚታገሉ ሲሆን ይህም የገበያ ፍላጎቶችን ማሟላት አልቻለም.
በአሁኑ ጊዜ የድምጽ መጠን ሆሎግራፊክ ግራቲንግ ሞገዶች ከማሳያ አፈጻጸም፣ ከምርት ግብይት እና ከኢንዱስትሪ ድጋፍ አንጻር ከገጽታ እፎይታ ፍርግርግ ሞገዶች ጋር ሲነፃፀሩ ከፍተኛ ክፍተቶችን ያሳያሉ።
04 ማጠቃለያ
የ AR diffractive waveguides ከማይክሮ ፕሮጀክሽን ሲስተም የሚወጣው ብርሃን ወደ ሰው ዓይን እንዲመራ የሚያስችለውን የግራቲንግን ልዩ ልዩ ባህሪያት 'የብርሃን መንገዶችን' ለመንደፍ ይጠቀማሉ። ጥቅም ላይ በሚውለው የዲፍራክሽን ፍርግርግ ዓይነት ላይ በመመስረት፣ ተለዋዋጭ ሞገድ መመሪያዎች በገጽታ እፎይታ ግሪቲንግ ማዕበል እና ጥራዝ ሆሎግራፊክ ግራቲንግ ሞገዶች ሊመደቡ ይችላሉ።
የገጽታ እፎይታ ግሪቲንግ ሞገዶች እንደ ቀላል ክብደት፣ ትልቅ የእይታ መስክ፣ ሰፊ የዓይን እንቅስቃሴ እና ዝቅተኛ የጅምላ ምርት ወጪዎች ያሉ ጥቅሞችን ይሰጣሉ። ስለዚህ፣ በ AR ኢንዱስትሪ ውስጥ እንደ ዋና የማሳያ ቴክኖሎጂ በሰፊው ይወሰዳሉ። ጥራዝ ሆሎግራፊክ ግሬቲንግ ሞገዶች በጣም ከፍተኛ የቅልጥፍና ቅልጥፍናን ሲያሳዩ፣ በብራግ ልዩነት ምክንያት ከቀለም ተመሳሳይነት ጋር ይታገላሉ እና አሁንም በቴክኖሎጂ ልማት የመጀመሪያ ደረጃ ላይ ናቸው፣ ግኝቶችን ለማግኘት ጉልህ እድገቶችን ይፈልጋሉ።
በሂደት ላይ ባሉ የቴክኖሎጂ እድገቶች እና ማሻሻያዎች፣ የ AR diffractive waveguides በገፀ ምድር እፎይታ ላይ የተመሰረቱ የሸማቾች ገበያ ውስጥ መግባት ጀምረዋል። ወደፊት ለተጨማሪ የኤአር ሃርድዌር አምራቾች ልዩ የኤአር ማሳያ ተሞክሮዎችን እንደሚሰጡ ይታመናል።
