Fotonika chiralna
Chiral Photonics, Inc. to firma fotoniczna z siedzibą w Pine Brook , New Jersey , założona w 1999 roku. Firma rozwija nową klasę urządzeń optycznych opartych na skręcaniu szklanych światłowodów . Te urządzenia światłowodowe mają na celu zastąpienie dyskretnych elementów optycznych, takich jak lasery , filtry i czujniki . Korzystają z wydajności transmisji światłowodu, solidności i łatwości integracji.
Firma ma nadzieję, że jej proces produkcyjny, który jest całkowicie zautomatyzowany i skalowalny, zaowocuje na przykład laserami komunikacyjnymi, które są ułamkiem kosztów i trzy razy bardziej wydajnymi niż dzisiejsze lasery półprzewodnikowe. Chiral Photonics rozwija również chiralność w polimerowych cienkich warstwach, które na przykład umożliwiłyby wyświetlanie wysokiej jakości projekcji.
Finansowanie
Firma Chiral Photonics otrzymała fundusze z funduszy venture capital , aniołów biznesu i źródeł rządowych, w tym nagrodę National Institute of Standards and Technology Advanced Technology Program w 2004 roku w wysokości 2 milionów USD .
Technologia
Technologia Chiral Photonics jest następstwem odkrycia w 1997 roku przez dwóch współzałożycieli firmy, Azriela Genacka i Victora Koppa, że laserowanie w cholesterycznych filmach ciekłokrystalicznych (CLC) jest wynikiem ich unikalnej samoorganizującej się helikalnej ( chiralnej ) mikrostruktury . CLC to cienkowarstwowy materiał często używany do produkcji termometrów do akwariów lub pierścieni nastroju, które zmieniają kolor wraz ze zmianami temperatury. Zmieniają kolor, ponieważ ich cząsteczki są ułożone w układzie spiralnym lub chiralnym, a wraz z temperaturą zmienia się skok tej spiralnej struktury, odzwierciedlając różne długości fal światła.
dr. Genack i Kopp postanowili wykorzystać możliwość, że CLC, ze swoją naturalną chiralną strukturą, mogą stanowić platformę dla wszechstronnej nowej klasy urządzeń fotonicznych. W sposób biomimetyczny Chiral Photonics wyabstrahował samoorganizującą się strukturę organicznych CLC, aby wyprodukować analogiczne urządzenia optyczne przy użyciu niewielkich odcinków nieorganicznego, skręconego włókna. Projektując nowatorskie wieże do mikroformowania, firma jest w stanie wytwarzać urządzenia oparte na włóknach, które można skręcić przez ponad 25 000 obrotów na długości jednego cala.
Te obroty działają tak, jak włóknista siatka Bragga . Gęstość skrętów na cal lub okresowość wyraźnie powoduje, że światło jest sprzęgane z płaszczem włókna, rozpraszane na zewnątrz włókna lub odbijane z powrotem w światłowodzie. Ta interakcja ze światłem może być wykorzystana do produkcji odpowiednio czujników, polaryzatorów/izolatorów i filtrów/laserów.
Aplikacje
Te podstawowe komponenty mogą być używane do różnych zastosowań i wszystkie mają wspólną platformę produkcyjną. W swoich komentarzach do przyznania grantu William Sargeant, National Science Foundation , który nadzorował pierwszą nagrodę SBIR firmy Chiral Photonics , zwrócił uwagę na zakres istniejących i powstających rynków. „Ta technologia może być jednym z najbardziej znaczących ostatnich postępów w dziedzinie polaryzacji i kontroli długości fali. Istnieje ogromna liczba zastosowań, dla których siatki z włókien chiralnych mogą znaleźć rynki”.
Wszystkie komponenty firmy Chiral Photonics składają się wyłącznie z włókien. Wypuszczone produkty obejmują polaryzatory liniowe i kołowe , czujniki ultrawysokiej temperatury, niestandardowe czujniki ciśnienia otoczenia, obrotu osiowego i poziomu cieczy, a także interkonekt konwertujący rozmiar plamki.
Konwerter wielkości plamki, choć nie ma geometrii chiralnej, wykorzystuje know-how firmy w zakresie mikroprodukcji szkła. Konwerter wielkości plamki (SSC) łączy światło między bardzo odmiennymi komponentami (NA i MFD), takimi jak między falowodami płaskimi <25 mikrometrów lub diodami laserowymi, a standardowym 125-mikrometrowym włóknem SMF. SSC pozwala na bezpośrednie sprzężenie światła bez szczeliny powietrznej, strat poniżej 0,5 dB i współczynników ekstynkcji > 20 dB do użytku w fotonice krzemowej i innych zastosowaniach.
Chiral Photonics oferuje również skręcone rurki kapilarne do analizy proteomicznej. Białko rozwija się, gdy przechodzi przez kanał umożliwiający obrazowanie. W innych zastosowaniach obrót białka przechodzącego przez kanał ułatwia obrazowanie 360°. Rurki kapilarne mają również inne zastosowania mikroprzepływowe, w tym mieszanie i równomierną wymianę ciepła.
Patenty
Firma Chiral Photonics uzyskała 19 amerykańskich lub międzynarodowych patentów związanych z jej badaniami nad fotoniką.