I microspecchi sono specchi su scala micrometrica ampiamente utilizzati in molte applicazioni, principalmente nelle telecomunicazioni in fibra ottica, negli scanner ottici e nella strumentazione ottica. I microspecchi possono essere integrati all'interno di chip fotonici, che possono essere visti come le controparti miniaturizzate dei banchi ottici macroscopici. Nella comunicazione ottica, i microspecchi sono elementi costitutivi importanti per accoppiatori incrociati, attenuatori ottici variabili e laser sintonizzabili a cavità esterna. In tutte queste applicazioni, l'efficienza dell'accoppiamento della luce in entrata e in uscita da questi microspecchi è un indicatore chiave delle prestazioni che regola la qualità del segnale. Nella strumentazione, i microspecchi sono anche elementi costitutivi importanti di interferometri ottici e risonatori ottici. In questi casi, l'efficienza dell'accoppiamento è anche un indicatore chiave di prestazione che influisce sulle proprietà metrologiche.

In un documento di ricerca recentemente pubblicato sul Journal of Optical Microsystems , i ricercatori guidati da Yasser Sabry dell'Università Ain Shams in Egitto hanno analizzato il comportamento dei microspecchi in base a diverse caratteristiche, come forma, altezza e qualità della superficie. Hanno anche analizzato l'impatto del disallineamento della luce incidente, considerando sia il disallineamento fuori asse che il disallineamento angolare.

La stragrande maggioranza dei microspecchi è piatta e l'altezza corrispondente è solitamente limitata a 80 μm a causa dei vincoli di microfabbricazione. Oltre tale limite si deteriora la verticalità e la rugosità della superficie acidata. È necessario mantenere la dimensione del punto luminoso inferiore all'altezza dello specchio per ottenere un rendimento ragionevole. Microspecchi più profondi sono altamente desiderabili, ma sono difficili da fabbricare. I microspecchi curvi sono in linea di principio più interessanti degli specchi piatti, sebbene siano più difficili da fabbricare. Molte tecniche recentemente riportate hanno dimostrato la produzione di tali microspecchi con forme sia 2D che 3D. I ricercatori hanno quindi proposto un'analisi dettagliata del potenziale di tali specchi curvi.

Hanno studiato in dettaglio l'accoppiamento nello spazio libero di fasci di luce gaussiana utilizzando microspecchi piatti e curvi. Sono stati analizzati il ​​background teorico e gli effetti non ideali, come l'estensione limitata dei microspecchi, l'asimmetria nella curvatura dei microspecchi sferici, gli assi disallineati e le irregolarità della superficie dei microspecchi. Le formule derivate sono state utilizzate per studiare e confrontare teoricamente e sperimentalmente il comportamento di microspecchi piatti (1D), cilindrici (2D) e sferici (3D). L'analisi si è concentrata sul regime delle dimensioni in cui il raggio di curvatura del microspecchio curvo è paragonabile alla gamma di Rayleigh del raggio incidente, corrispondente anche a una dimensione dello spot di riferimento.

I ricercatori hanno derivato un campo basato su matrice di trasferimento e coefficienti di accoppiamento di potenza per sistemi micro-ottici generali, tenendo conto dei diversi parametri della matrice nei piani tangenziale e sagittale del microsistema, tenendo conto delle possibili non idealità. Hanno presentato i risultati in termini di quantità normalizzate in modo tale che i risultati rimangano generali e applicabili a situazioni diverse. Inoltre, microspecchi di silicio sono stati fabbricati con forme controllate e sono stati utilizzati per convalidare sperimentalmente l'efficienza di accoppiamento nelle lunghezze d'onda del visibile e del vicino infrarosso. + Esplora ulteriormente

I ricercatori dimostrano sperimentalmente la capacità dello specchio piatto di focalizzare la luce