Page 14 - חוברת תזות הנדסה ירוקה 2023

תכנון ויצור מטא-משטח כחלק אינטגרלי במבנה מוליך גל לשיפור יעילות העברת ההספק
רוית יוסופוב1: 1ravitush@gmail.com פרופ' אריאלה בורג1, ד"ר משה זוהר1, ד"ר יצחק אוגוסט1
1המכללה האקדמית להנדסה ע״ש סמי שמעון
תקשורת אופטית מבוססת על העברת מידע על גבי גל אלקטרומגנטי (הנקרא גל נושא), אשר מתקדם מהמשדר למקלט. התווך אשר בו מתפשט הסיגנל האופטי נקרא מנחה גלים או בשמו הנוסף מוליך גל (גלבו). גלבו הוא מנחה גל אופטי, אשר כולא בתוכו את אנרגיית הגל המתפשט, ומוליכו מנקודה לנקודה.
בעזרת מודל הקרניים ניתן לתאר קרן אור כווקטור המצביע על כיוון ההתפשטות הגל האלקטרומגנטי אשר מיוצג על ידי הקרן. כדי שקרן האור תוכל להתקדם למרחקים ארוכים ללא הפסדים, נדרשת החזרה מלאה של הקרניים לתוך האזור המוליך. כדי שתתקיים החזרה מלאה על הקרן המתפשטת לפגוע במעטה בזווית גדולה מן הזווית הקריטית. תנאי זה הינו הכרחי להתפשטות הגל בתווך ללא הפסדים במוליך גל. קיימים סוגים רבים של מנחי גלים (סיב אופטי, מנחה לוח, מנחה ערוץ ועוד..) במחקר השתמשנו במנחה גל אופטי מסוג לוח אשר הינו לוח דק שקוף בעובי של כמה מאיות המילימטר. אחת הבעיות המרכזיות הינה צימוד הגל המגיע ממקור המידע אל תוך תווך מוליך הגל, הסיבה העיקרית לכך היא תופעת ההחזרה הקיימת במעבר מתווך אחד לתווך שני והפסדי פיזור, כלומר חלק מן האור מתפזר ואינו מתקדם לאורך מוליך הגל אלא הולך לאיבוד. מסיבות אלו ישנה מוטיבציה
לפתח שיטות חדשות, ירוקות, שעלותן נמוכה אשר יכולות לשפר את יעילות הצימוד וההולכה בתווך.
מטרת המחקר הינה יצירת שכבה ייחודית בשיטת הליתוגרפיה ( DPN ) על גבי מוליך הגל אשר תשפר את יעילות הצימוד של האנרגיה לתוך תווך מוליך הגל. DPN הינה שיטה המאפשרת ננוליתוגרפיה של דיו נוזלי אשר עושה שימוש בחוד (tip) אשר ממוקם בקצה של זרוע הנקראת קנטיליבר. מטרות משנה הינן מציאת תנאים אופטימליים ליצירת מטא משטחים על גבי מוליך הגל ( אופן ניקוי המשטח, טמפרטורה, לחות, סוג הדיו, אחוז הממס), אפיון של גודל הצברים המתקבלים (גובה, קוטר וזווית הרטבה). המחקר בוצע בעזרת סוגים שונים של פולימר ה- PMMA, כגון: noa65, noa68, noa68T, על מוליכי גל מסוגים שונים, כגון: soda-lime glass, משטח
גלבו ((SiO2,Si3N4 ו- ITO.
במחקר התמקדנו ביעילות הצימוד האופטי, אותה ניסינו לשפר על ידי שימוש בתבניות על פני סוגים שונים של משטחים, תבניות אלה נקראות מטא-משטחים. ליצירת המטא משטחים השתמשנו במכשיר ה –2000 NLP, המבוסס על שיטת ה - DPN. ייצור מטא משטחים על פני השטח של מוליך הגל יכול לשפר את יעילות מוליך הגל. בדיקות אופטיות הקשורות ישירות למדידת יעילות הצימוד יבוצעו כחלק ממחקר המשך באמצעותו של מקור
אור צר סרט בעל אורך גל המותאם למטא משטח ולמוליך הגל.
מהממצאים שהתקבלו ניתן להסיק שבטמפרטורת עבודה גבוהה יותר ניתן ליצור צברי נקודות עם מגוון רחב יותר של פולימרים. בתנאי לחות גבוהה המים שעוטפים את הפולימר גורמים להתכנסותו פנימה, במידה והוא הידרופובי, ולכן גודל האלמנטים המתובנתים הינו קטן יותר. ממצאי המחקר מראים שעבור דיו מסוג noa65 הקשרים בין מולקולריים בין הדיו למשטח חזקים יותר מאלו הקיימים בין הדיו לקנטיליבר וקיבלנו שגודל האלמנטים גדול יותר מהאלמנטים שתובנתו עם דיו מסוג .noa68 פולימר ה - PMMAהינו הידרופובי ושלושת סוגי המשטחים איתם
14