.New approach to developing efficient, high-precision 3D light shapers
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.New approach to developing efficient, high-precision 3D light shapers
효율적이고 정밀한 3D 조명 셰이퍼를 개발하기 위한 새로운 접근 방식
SPIE 에 의해 강도 셰이퍼는 입력 가우시안 빔을 (a) "스마일리" 광 분포에서와 같이 정밀하게 직사광선으로 변환할 수 있습니다. 복셀의 정밀한 배열은 초고속 직접 레이저 쓰기를 사용하여 달성됩니다. (c) 각 복셀은 (b) x축과 y축을 따라 특정 굴절률 프로파일을 갖는 미크론 크기의 요소입니다. 출처: Barré et al., doi 10.1117/1.APN.2.3.036006.APRIL 22, 2023
-광학 컴퓨팅, 통합 포토닉스, 디지털 홀로그래피와 같은 현대 기술은 빛 신호를 3차원으로 조작해야 합니다. 이를 달성하려면 원하는 용도에 따라 빛의 흐름을 형성하고 안내할 수 있어야 합니다. 매질 내 빛의 흐름이 굴절률에 의해 좌우된다는 점을 감안할 때 매질 내 빛의 경로를 제어하려면 굴절률을 특정하게 조정해야 합니다. 이를 위해 과학자들은 제어된 방식으로 빛의 흐름을 지시하기 위해 미리 정의된 위치에 특정 굴절률이 있는 미세 복셀인 "비주기적 광자 볼륨 요소"(APVE)를 개발 했습니다 .
-그러나 이러한 요소를 조각하려면 높은 수준의 정밀도가 필요하며 대부분의 라이트 쉐이핑 재료는 2D 구성으로 제한되거나 결국 출력 광선 프로파일을 저하시킵니다. APNexus( Advanced Photonics Nexus ) 에 발표된 최근 연구에서 오스트리아 Innsbruck 의과 대학의 Alexander Jesacher가 이끄는 연구원들은 다양한 응용 분야를 위해 고정밀 APVE를 제조하는 간단한 접근 방식을 제안했습니다.
-이 방법은 붕규산 유리 내부의 특정 굴절률 복셀의 3D 배열을 위해 "직접 레이저 쓰기"라는 기술을 사용합니다. 그들의 연구에서 연구원들은 필요한 정밀도를 달성하기 위해 복셀의 최적 배치를 결정하기 위해 매질을 통해 빛의 흐름을 자극하는 알고리즘을 설계했습니다. 이를 바탕으로 그들은 각각 약 1.75μm × 7.5μm × 10μm의 부피를 차지하는 154,000~308,000개의 복셀을 불과 20분 이내에 생성할 수 있었습니다. 또한 그들은 기판에 레이저를 집중시키는 동안 구면 수차(빔 프로필 왜곡)를 보상하기 위해 동적 파면 제어를 사용했습니다.
이것은 매체 내의 모든 깊이에서 각 복셀 프로필의 일관성을 보장했습니다. 팀은 방법의 적용 가능성을 입증하기 위해 세 가지 유형의 APVE를 개발했습니다. 입력 빔의 강도 분포를 제어하기 위한 강도 셰이퍼, 입력 빔의 RGB(적-녹-청) 스펙트럼 전송을 조작하는 RGB 멀티플렉서입니다. Hermite–Gaussian(HG) 모드 분류기가 데이터 전송 속도를 향상시킵니다. 팀은 강도 셰이퍼를 사용하여 가우시안 빔을 미세한 웃는 모양의 광 분포로 변환한 다음 멀티플렉서를 사용하여 웃는 분포의 다른 부분을 다른 색상으로 표현하고 마지막으로 HG 모드 분류기를 사용하여 전달된 여러 가우시안 모드 입력을 변환했습니다. 광섬유를 HG 모드로 전환합니다.
모든 경우에 장치는 상당한 손실 없이 입력 신호를 전송할 수 있었고 최대 80%의 기록적인 높은 회절 효율을 달성하여 APVE 표준에 대한 새로운 벤치마크를 설정했습니다. "이 논문에서 보고된 결과는 초고속 레이저 직접 쓰기 분야를 크게 발전시켰습니다.
이 새로운 방법은 고도로 통합된 3D 조명 셰이퍼의 신속한 프로토타이핑을 위한 이상적인 저비용 플랫폼의 문을 열 수 있습니다."라고 APNexus 편집 이사인 Paulina Segovia-는 말합니다. Ensenada(CICESE)의 과학 연구 및 고등 교육 센터의 Olvera. "일관되고 재현 가능하며 신뢰할 수 있는 APVE를 생산하기 위한 견고한 방법의 시연은 해당 분야의 현재 지식에 추가될 뿐만 아니라 응용 포토닉스의 새로운 길을 가능하게 합니다."라고 그녀는 덧붙입니다.
이 방법은 단순성, 저비용 및 고정밀 외에도 비선형 재료를 포함한 다른 기판으로 확장될 수 있습니다. "우리 방법의 유연성은 정보 전송, 광학 컴퓨팅 , 다중 모드 섬유 이미징, 비선형 포토닉스 및 양자 광학 응용 분야를 위한 광범위한 3D 장치를 설계하는 데 실행 가능하게 만들 수 있습니다 ."라고 Jesacher는 결론지었습니다. 추가 정보: Nicolas Barré 외, 복잡한 라이트 쉐이핑을 위한 Direct laser-written aperiodic photonic volume elements with high efficiency: inverse design and fabrication, Advanced Photonics Nexus (2023). DOI: 10.1117/1.APN.2.3.036006
https://phys.org/news/2023-04-approach-efficient-high-precision-3d-shapers.html
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메모 2304221814 나의 사고실험 oms 스토리텔링
나는 빛을 샘플링 oss.base 내부를 통과 시키는 방법을 생각해본다. 빛 신호를 '시공간 베이스 구조로 변환 시켜 조작해야 한다'는 점이다.
어떻게 마방진의 배열 순서수를 입체화 시키는지는 샘플링 oms.base가 단면을 정교하게 제공한다. base의 규모가 우주적으로 크면 클수록 단면은 인수분해 되어진 oms 다층 의해 매우 빠른 growth.expansion과 recoil.accumulation이 일어난다.
-Modern technologies such as optical computing, integrated photonics, and digital holography require manipulation of light signals in three dimensions. To achieve this, you need to be able to shape and direct the flow of light according to the desired use. Given that the flow of light in a medium is governed by the index of refraction, specific adjustments to the index of refraction are required to control the path of light in the medium. To this end, scientists have developed "aperiodic photon volume elements" (APVEs), microscopic voxels with specific refractive indices at predefined locations to direct the flow of light in a controlled manner.
-However, carving these elements requires a high level of precision, and most light shaping materials are limited to 2D configurations or end up degrading the output ray profile. In a recent study published in Advanced Photonics Nexus (APNexus), researchers led by Alexander Jesacher at Innsbruck Medical University in Austria have proposed a straightforward approach to fabricating high-precision APVEs for a variety of applications.
- This method uses a technique called "direct laser writing" for 3D arrays of specific refractive index voxels inside borosilicate glass. In their study, the researchers designed an algorithm that stimulates the flow of light through a medium to determine the optimal placement of voxels to achieve the required precision. Based on this, they were able to generate 154,000 to 308,000 voxels, each occupying a volume of approximately 1.75 μm × 7.5 μm × 10 μm, in just 20 minutes. They also used dynamic wavefront control to compensate for spherical aberration (beam profile distortion) while focusing the laser on the substrate.
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memo 2304221814 my thought experiment oms storytelling
I'm thinking of passing the light inside the sampling oss.base. The point is that the light signal must be converted into a space-time base structure and manipulated.
The sampling oms.base provides an elaborate cross-section of how to solidify the order number of the magic square. As the scale of the base increases cosmically, very rapid growth.expansion and recoil.accumulation occur by multi-layer factored oms cross section.
samplea.oms.base (standard)
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000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
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0deb00 ac000f
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sampleb. qoms.base (standard)
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sampleb.poms.base (standard)
q0000000000
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samplec.oss.base (standard)
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.The DarkSide experiment extends its search to dark matter–nucleon interactions
DarkSide 실험은 검색을 암흑 물질-핵자 상호 작용으로 확장합니다
잉그리드 파델리, Phys.org 플롯은 기존 한계와 비교하여 스핀 독립적인 WIMP-핵자 단면에 대한 DarkSide-50 90% CL 배제 한계를 보여줍니다. QF(소광 변동) 및 NQ(비소광 변동) 레이블은 WIMP 상호 작용에 대한 에너지 반응을 설명하는 모델과 연관됩니다. 특히 NQ 모델은 WIMP 상호 작용에 대한 민감도 측면에서 가장 보수적인 모델입니다. 따라서 NQ 모델을 가정하더라도 우리의 결과는 암흑 물질 상호 작용의 매개 변수 공간에서 새로운 영역을 제외합니다. 크레딧: DarkSide 협업. APRIL 20, 2023
DarkSide 실험은 지하 Gran Sasso 국립 연구소에 위치한 이중 위상 물리 탐지기를 사용하여 액체 아르곤에서 암흑 물질 입자 상호 작용을 탐지하는 것을 목표로 하는 야심찬 연구 노력입니다. 이러한 상호 작용은 배경 신호를 최소화하여 관찰할 수 있으며, 이는 DarkSide-50 검출기에서 액화 아르곤의 섬광 펄스의 놀라운 식별력 덕분에 가능할 수 있습니다. 이러한 상호 작용과 관련된 핵 반동 이벤트를 1억 개 이상의 방사성 배경과 관련된 전자 반동 사건. DarkSide 실험에 참여한 대규모 연구팀은 최근에 더 가벼운 암흑 물질 입자를 찾기 위해 탐지기를 사용하고 있습니다. Physical Review Letters 에 발표된 암흑 물질-핵자 상호 작용에 대한 새로운 검색 결과는 sub-GeV/c 2 암흑 물질 에 대한 새로운 제약을 설정할 수 있게 해주었습니다 . "DarkSide-50 실험 은 대규모 암흑 물질 검색을 위해 방사성 39 Ar 에서 자연적으로 고갈된 지하 소스에서 아르곤을 사용하기 위한 테스트로 설계되었습니다. " Princeton University 및 Gran Sasso 과학 연구소의 연구원인 Cristiano Galbiati , Phys.org에 말했다. "협업 내의 젊은 연구원 그룹이 실험의 원래 범위에 포함되지 않은 암흑물질 검색에 대한 최상의 한계를 추출하기 위해 장치를 어떻게 활용할 수 있었는지 보는 것은 놀라운 일입니다. 이 그룹은 이 중요한 결과에 대해 공로를 인정받아야 합니다." 이론적 예측에 따르면 암흑 물질 상호 작용은 극히 드물며 검출기 및 주변 환경에서 물질의 방사능으로 인해 발생하는 상호 작용보다 몇 배나 덜 빈번합니다. 따라서 암흑 물질 상호 작용을 안정적으로 검색하기 위해 연구원은 방사성 배경으로 알려진 이러한 혼란스러운 환경 신호를 억제할 수 있어야 합니다. DarkSide 실험은 특히 영하 200도에 가까운 극저온에서 액화된 아르곤과 같은 고귀한 표적을 사용하여 암흑 물질 상호 작용을 구체적으로 검색합니다. 고귀한 액체는 섬광으로 알려진 과정을 통해 빛을 방출하고 이온화를 통해 전하를 해방함으로써 입자 상호 작용에 반응하기 때문에 희귀한 물리적 사건을 검색할 때 이상적인 표적입니다. Gran Sasso Science Institute의 연구원인 Paolo Agnes는 "이중 위상 시간 프로젝션 챔버는 섬광광과 이온화 전하를 모두 측정할 수 있는 감지기입니다."라고 Phys.org에 말했습니다. "표적 질량의 대부분은 액체 상태입니다. 얇은 가스 층이 액체 위에 있습니다. 검출기는 일반적으로 단일 광자에 민감한 광 검출기를 갖추고 있습니다. 액체에서 생성된 섬광을 측정함으로써 우리는 상호작용 에너지를 재구성할 수 있습니다."
출처: Yury Suvorov, DarkSide Collaboration.
전기장을 통해 DarkSide 감지기 내부의 이온화 전자는 액체 아르곤 표면을 향해 표류합니다 . 이것은 액체 표면에 더 강한 전기장을 생성하여 가스에서 이러한 이온화 전자의 추출 및 후속 가속을 가능하게 합니다. 이러한 가속된 전자는 일반적으로 각 추출된 전자에 대해 수백 개의 광자로 구성된 두 번째 광 버스트를 생성합니다. "섬광과 이온화 신호를 결합함으로써 이벤트 꼭지점 재구성이 1cm 이상의 정밀도로 가능하므로 일부 배경, 특히 검출기 표면에서 오는 배경을 매우 효율적으로 억제할 수 있습니다."라고 Agnes는 설명했습니다.
"다른 액체와 관련하여 액체 아르곤의 특권은 베타 및 감마 방사능에 의해 유도된 배경을 매우 강력하게 거부하는 것입니다. 즉석 섬광 신호의 모양을 사용하여 1000배까지 억제할 수 있습니다. DarkSide-50은 콜로라도의 CO 2 유정 에서 추출한 아르곤 특수 배치를 사용합니다. 이 아르곤은 시중에서 구할 수 있고 대기에서 추출한 아르곤보다 방사능이 1,000배 적습니다." DarksSide-50 감지기는 이탈리아 Gran Sasso의 지하 국립 연구소에서 5년 연속으로 작동되었습니다. 이 기간 동안 수집된 데이터는 암흑 물질 상호 작용을 검색하기 위해 DarkSide 협력의 일부인 연구원에 의해 분석되었습니다. 2018년에 공동 작업은 이중 위상 액체 아르곤 검출기에서 암흑 물질에 대한 배경 없는 최초의 검색 결과를 발표했습니다.
특히 아르곤 섬광에 초점을 맞춤으로써 그들은 20 GeV/c 2 보다 큰 WIMP 질량에 해당하는 40 keV 이상의 에너지로 반동을 유발하는 WIMP의 상호 작용을 검색할 수 있습니다 . 최근에는 검출기의 잠재력이 더욱 높아져 팀이 아르곤 이온화만을 활용하여 훨씬 더 가벼운 암흑 물질 입자를 검색할 수 있게 되었습니다. 이온화 채널은 의미 있는 신호와 방사성 배경을 구별하기 위한 신틸레이션 채널만큼 크지는 않지만 수집된 데이터 분석을 위한 임계값을 sub-keV 범위로 낮춥니다. Laboratoire Astroparticule et Cosmologies CNRS의 연구원인 Davide Franco는 "저에너지 범위에서 잘 알려지지 않은 전자(배경과 같은) 및 핵(신호와 같은) 반동 모두에 대한 이온화 반응을 정확하게 특성화하기 위해 많은 노력을 기울였습니다." / 파리 7, Phys.org에 말했다.
" 2021년에 이 방향으로 진행한 작업으로 검출기를 최근 결과의 핵심 요소인 수십 eV로 보정할 수 있었습니다. 또한 이 작업은 차세대 50톤 LAr 검출기(DarkSide -20k) 핵에서 응집성 탄성 산란을 통해 핵 붕괴 초신성 중성미자를 감지합니다."
출처: Yury Suvorov, DarkSide Collaboration.
2023년 3월 Physical Review D 에 발표된 이전 연구 중 하나에서 DarkSide 연구원은 이전 검출기 재료 스크리닝 노력의 예상 속도와 매우 일치하는 모든 배경 구성 요소를 정확하게 모델링했습니다. 전체적으로 이러한 작업을 통해 탐지기에 대한 전반적인 이해도가 향상되어 DarkSide-50보다 1,000배 더 큰 목표를 가진 훨씬 더 발전된 탐지기인 DarkSide-20k의 생성을 알리는 소중한 통찰력을 제공했습니다. 암흑 물질-핵자 상호 작용에 대한 팀의 최근 검색에서 한 가지 중요한 참신함은 액체 아르곤에서 전자 부품의 방출(즉, Migdal 효과)을 수반하는 핵 반동을 구체적으로 검색한 최초의 것이었다는 것입니다. 팀은 의미 있는 상호 작용을 감지하지 못했지만 약하게 상호 작용하는 거대 입자(WIMP)에 대한 새로운 한계를 설정하여 질량을 40 MeV/c 2 로 낮출 수 있었습니다 . 프랑코는 "이 결과는 일반적으로 인정되는 직접 암흑 물질 검색의 패러다임을 깨뜨렸으며, 하위 GeV/c2 범위는 고체 기술에 의해 민감도가 지배적이었습니다."라고 프랑코는 설명했습니다. "동시에, 그것은 톤 규모의 액체 크세논 탐지기와 비교하여 그러한 범위에서 수십 킬로그램의 액체 아르곤의 잠재력을 입증했습니다. 업적 중에서 잊혀져서는 안 됩니다. 전자 최종 상태를 가진 '친유성' 암흑 물질 입자 ." DarkSide 협업의 최근 작업은 가능한 암흑 물질 후보로 해석되는 무균 중성미자를 최초로 직접 검색했기 때문에 WIMP를 탐지하기 위한 진행 중인 탐구에서 중요한 이정표를 나타냅니다. 현재 Global Argon Dark Matter Collaboration은 DarkSide-20K를 구축하고 있습니다. 이 검출기는 현재까지 가장 진보된 검출기가 될 것이며 총 목표 질량 50톤의 액체 아르곤을 포함하도록 설정됩니다. "우리는 100t yr 노출에 대해 20.2t 기준 부피 내에서 0.2 미만의 배경 이벤트(잘못 식별된 전자 반동(ER) 및 태그가 지정되지 않은 중성자 유도 핵 반동(NR))를 볼 수 있는 감지기를 설계했습니다. Princeton University의 연구원인 Claudio Savarese는 Phys.org에 "대기 중성미자('대기 중성미자 안개')의 간섭성 산란에 의해 생성된 핵 반동의 피할 수 없는 물리학적 배경에서 예상되는 1.7 ± 0.3 사건"이라고 말했습니다. "감지기에서 관찰된 통계적으로 유의미한 초과 이벤트는 잠재적인 암흑 물질 발견이 됩니다. DarkSide-20k는 질량이 100 GeV/c 2 이상인 표준 WIMP에 가장 민감하도록 설계되었습니다.. 그럼에도 불구하고 DarkSide-50의 경우 이온화 채널을 활용하여 수십 MeV/c 2 까지의 질량을 가진 Light Dark Matter 후보 검색을 수행할 것입니다 ." Galbiati, Agnes, Franco, Savarese 및 그들의 동료들은 현재 DarkSide-20K 검출기의 감도를 평가하고 있으며, 이를 통해 Sub-GeV 암흑 물질에 대한 기존 제약 조건을 더욱 개선할 수 있기를 바랍니다. 동시에 그들은 특히 가벼운 암흑 물질 검색에 초점을 맞출 새로운 전용 실험인 DarkSide-LowMass를 설계하고 있습니다.
출처: Yury Suvorov, DarkSide Collaboration.
"이 새로운 장치는 DarkSide-50 및 DarkSide-20k의 기술 혁신을 기반으로 하며 감도를 '태양 중성미자 안개'까지 확장합니다. 즉, 태양 코어에서 생성된 중성미자가 주요 감지기 배경이 될 정도로 민감합니다." 사바레스가 말했다. "DS-LM의 개념적 설계와 암흑 물질 매개변수 공간에서의 범위에 대해 자세히 설명하는 연구는 최근 arXiv 에 게시되었으며 현재 Physical Review D 에 게시하기 위해 검토 중입니다 ." DarkSide-LowMass 검출기는 지하에서 추출한 1.5톤의 아르곤 활성 물질을 포함하는 이중 위상 시간 프로젝션 챔버입니다. 이 아르곤은 활성 동위원소 정제 과정을 거치도록 설정되어 있으며, 39 Ar의 함량이 10배 더 감소해야 합니다. DarkSide-50 및 DarkSide-20k 검출기에 비해 DarkSide-LowMass는 매우 가벼운 투사 챔버 구조를 가지므로 검출기 재료의 불순물로 인한 감마 활동을 줄일 것으로 예상됩니다. 또한 잔여 백그
라운드 비율을 더욱 억제하도록 설계된 새로운 낮은 임계값 감마 거부권 시스템을 특징으로 합니다. Savarese는 "추가 연구 및 기술 개발을 통해 첫 번째 과학적 실행 후 실험의 두 번째 단계에 대한 Sub-GeV 후보에 대한 DS-LM 감도를 향상시킬 수 있습니다."라고 덧붙였습니다. "이러한 노력은 축적된 에너지 단위당 전하 판독량을 증가시키고 검출기 에너지 임계값을 낮춤으로써 신호를 강화하는 것을 목표로 합니다. 본질적으로 파워 DS-LM은 타의 추종을 불허하는 낮은 백그라운드 이벤트 비율과 민첩성에 있습니다. DM 신호를 증폭하기 위해 새로운 기술을 활용하십시오. 앞으로의 길은 분명하며 과학의 경계를 새로운 차원으로 확장할 수 있다는 사실이 정말 흥미진진합니다."
추가 정보: P. Agnes et al, Search for Dark-Matter-Nucleon Interactions via Migdal Effect with DarkSide-50, Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.101001 P. Agnes 외, DarkSide-50의 12톤일 노출로 저질량 암흑 물질 WIMP 검색, Physical Review D (2023). DOI: 10.1103/PhysRevD.107.063001 P. Agnes 외, DarkSide-50을 사용한 전자 최종 상태와의 암흑 물질 입자 상호 작용 검색, Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.101002 P. Agnes 외, 이온화 채널 arXiv (2022) 를 통한 가벼운 암흑 물질 검색에 최적화된 이중 위상 아르곤 TPC에 대한 감도 예측 . DOI: 10.48550/arxiv.2209.01177 저널 정보: Physical Review Letters , Physical Review D , arXiv
https://phys.org/news/2023-04-darkside-dark-matternucleon-interactions.html
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