كيف تعمل رقائق كربيد السيليكون على قمع تأثير قوس قزح؟

بفضل مؤشر الانكسار العالي بشكل استثنائي (≥2.6)، يقدم كربيد السيليكون حلاً فيزيائيًا أساسيًا للتخلص من 'تأثير قوس قزح' في هياكل الدليل الموجي البصري. تنشأ هذه الظاهرة عندما يمر الضوء المحيط عبر الدليل الموجي للواقع المعزز؛ تختلف زوايا الحيود وفقًا لطول الموجة، مما يسبب التشتت الذي يقسم الضوء الأبيض إلى طيف قوس قزح. يعالج مؤشر الانكسار العالي لكربيد السيليكون هذا التحدي بطريقتين رئيسيتين:

ويمنح معامل الانكسار العالي مرونة أكبر في التصميم، مما يتيح استخدام فترات شبكية أكثر دقة. عندما يتم تقليل فترة الشبكية إلى المقياس النانوي، فإن زوايا حيود الضوء المحيط تزداد بشكل كبير - غالبًا ما تحول الضوء خارج نطاق إدراك العين البشرية - مما يقلل بصريًا من رؤية الضوء المشتت للانتباه.

من منظور البصريات الموجية، فإن ناقل الطور المنقول بواسطة مقضب إلى الضوء الساقط يتناسب طرديًا مع الطول الموجي ويتناسب عكسيًا مع فترة الصريف؛ وبالتالي، فإن الفترة الأصغر تؤدي إلى زاوية انحراف أكبر للضوء المنحرف. بالنسبة لسقوط الضوء بزوايا كبيرة، تتسبب فترة الشبكة الصغيرة للغاية في تحول الضوء المنحرف خارج المنطقة الحلقية لمساحة K الخاصة بالدليل الموجي والتي تدعم الأوضاع الموجهة، مما يحد من مجال الرؤية الفعال. إن تحقيق مجال رؤية واسع مع نقل بالألوان الكاملة في نظام متجانس يتطلب تجنب فترات الشبكة الصغيرة جدًا.

إن ميزة كربيد السيليكون (SiC) في تخفيف 'تأثير قوس قزح' تنبع بشكل أساسي من مرونة التصميم التي يوفرها مؤشر الانكسار العالي. تعمل الهياكل ذات معامل الانكسار العالي على ضغط الطول الموجي الفعال للضوء، مما يسمح بفترات شبكية أصغر بكثير. على سبيل المثال، يمكن تحقيق فترة 300 نانومتر على ركيزة من كربيد السيليكون، في حين أن 500 نانومتر مطلوبة عادةً على ركائز زجاجية تقليدية. عند زاوية سقوط ثابتة، يؤدي تأثير الضغط الدوري هذا إلى تقليل تباين زاوية التشتت عبر أطوال موجية مختلفة بشكل كبير. تشير البيانات التجريبية إلى أنه ضمن نطاق الضوء المرئي الذي يتراوح بين 400 و700 نانومتر، تظهر الشبكات القائمة على كربيد السيليكون تباين زاوية تشتت أقل بنسبة 40% تقريبًا من تلك المصنوعة من المواد التقليدية. من خلال التصميم الأمثل، يمكن توجيه الضوء الضال المسؤول عن تأثير قوس قزح بعيدًا عن النطاق المرئي للعين البشرية، مما يؤدي بشكل فعال إلى قمع ظهور قطع قوس قزح الأثرية.

علاوة على ذلك، تشير الأبحاث إلى أن استخدام تصميم يتميز بركيزة SiC مدمجة مع بنية رقيقة متعددة الطبقات SiO2/TiO2/ITO يمكن أن يقلل بشكل فعال من انعكاس الضوء المرئي على سطح العدسة، وبالتالي تعزيز انتقال الضوء. من ناحية، يقلل الهيكل متعدد الطبقات من انحراف اللون الناتج عن انعكاس الضوء، مما يخفف بشكل غير مباشر من تأثير قوس قزح؛ من ناحية أخرى، فإن بنية الأغشية الرقيقة متعددة الطبقات تحجب الضوء الأزرق، مما يساعد أيضًا على تقليل تأثير قوس قزح - حيث أن الضوء الأزرق له طول موجي أقصر وأكثر عرضة للتشتت، وهو السبب الرئيسي لتأثير قوس قزح.

إن الصلابة الاستثنائية والثبات الكيميائي لكربيد السيليكون تجعله مناسبًا بشكل مثالي للعمليات الدقيقة مثل الطباعة الحجرية النانوية والطباعة الحجرية ذات الشعاع الإلكتروني، مما يتيح التصنيع عالي الدقة للهياكل الشبكية دون الميكرون لحل مشكلة تأثير قوس قزح.

المصدر: شيامينزونجشينجينجيان