স্থির ন্যানোস্ট্রাকচার থেকে প্রোগ্রামযোগ্য অপটিক্সে এক পরিবর্তন
নটিংহাম ট্রেন্ট ইউনিভার্সিটির বিজ্ঞানীরা এমন একটি ব্যবস্থা প্রদর্শন করেছেন যাকে তারা “ভার্চুয়াল” মেটাসারফেস বলে বর্ণনা করছেন। এটি একটি আলো-আকৃতিদানকারী প্ল্যাটফর্ম, যা ভৌত মেটাসারফেসের সঙ্গে যুক্ত বহু কাজ করার জন্য তৈরি, তবে তাদের একটি মূল সীমাবদ্ধতা এড়িয়ে যায়: একবার তৈরি হলে, প্রচলিত কাঠামো সহজে বদলাতে পারে না যে তারা কী করে।
Advanced Photonics Nexus-এ প্রকাশিত এবং Phys.org-এ প্রতিবেদন করা এই কাজটি একটি প্রোগ্রামযোগ্য অপটিক্যাল পদ্ধতির ওপর কেন্দ্রীভূত, যা অতিপতলা উপাদানে বসানো ক্ষুদ্র প্রকৌশলীকৃত কণার ওপর নির্ভর করার বদলে একটি সমতল পৃষ্ঠে দ্বিমাত্রিক নকশা অনুকরণ করে। গবেষকদের মতে, এই নমনীয়তা মেটাসারফেস-ধরনের কর্মক্ষমতাকে বাস্তব যন্ত্র ও উৎপাদন ব্যবস্থায় আরও ব্যবহারিক করে তুলতে পারে।
মেটাসারফেস বিশেষ মনোযোগ পেয়েছে কারণ ছোট আকারে প্রচলিত অপটিক্যাল উপাদান যেসব কাজ সহজে করতে পারে না, সেগুলো তারা আলো দিয়ে করতে পারে। তারা আলোকে বাঁকাতে, ফোকাস করতে, দিক পরিবর্তন করতে বা তার রং বদলাতে পারে, তাও এমন কাঠামোতে যা মানব চুলের চেয়ে বহু গুণ পাতলা। ফলে সংকুচিত ব্যবস্থায় ভারী লেন্স, আয়না ও ফিল্টারের বিকল্প হিসেবে এগুলো আকর্ষণীয়।
তবে প্রচলিত মেটাসারফেসের সঙ্গে একটি অন্তর্নিহিত সমঝোতাও থাকে। তাদের মাত্রা ও উপাদান তৈরির সময়ই নির্ধারিত হয়ে যায়। একবার একটি ভৌত মেটাসারফেস তৈরি হলে, তার অপটিক্যাল আচরণ কার্যত স্থির হয়ে যায়। কোনো অ্যাপ্লিকেশনে যেখানে প্রয়োজনীয় কাজ মুহূর্তে মুহূর্তে বদলায়, অথবা যেখানে একটি প্ল্যাটফর্মের একাধিক কাজ করা উচিত, সেখানে এটি ব্যবহার সীমিত করতে পারে।
ভার্চুয়াল পদ্ধতিটি কীভাবে কাজ করে
নতুন সিস্টেমটি একটি স্পেশাল লাইট মডুলেটর ব্যবহার করে, যা পিক্সেল ধরে আলো নিয়ন্ত্রণ করতে সক্ষম একটি যন্ত্র। স্থায়ীভাবে তৈরি ন্যানোস্কেল নকশার মধ্য দিয়ে বা তার ওপর দিয়ে আলো পাঠানোর বদলে, এই সেটআপটি ভার্চুয়ালি অপটিক্যাল প্যাটার্ন সংশ্লেষ করে এবং খুব উচ্চ গতিতে সেগুলোর মধ্যে পরিবর্তন করতে পারে। উৎস পাঠ্য অনুযায়ী, সেই পরিবর্তনগুলো চোখের পলক ফেলার চেয়েও দ্রুত ঘটে।
এই গতি-ই দাবিটির কেন্দ্রবিন্দু। কোনো প্রোগ্রামযোগ্য প্ল্যাটফর্মই তখনই আকর্ষণীয়, যদি তা ব্যবহারিক প্রয়োজনে যথেষ্ট দ্রুত মানিয়ে নিতে পারে। এই ক্ষেত্রে, গবেষকদের যুক্তি হলো, মডুলেটর-চালিত পদ্ধতি একটি একক যন্ত্রকে বহু অপটিক্যাল ভূমিকা নিতে দেয়, কেবল সে যে নকশা প্রদর্শন বা প্রয়োগ করে তা বদলে। এক মুহূর্তে এটি লেন্সের মতো আচরণ করতে পারে, আরেক মুহূর্তে রঙ মিশিয়ে দিতে পারে, এবং আরেক মুহূর্তে অন্যথায় অদৃশ্য ইনফ্রারেড সংকেতকে দৃশ্যমান আউটপুটে রূপান্তর করতে সাহায্য করতে পারে।
বাস্তবে, এই ব্যবস্থার মূল্য এই নয় যে এটি এখন পর্যন্ত নির্মিত প্রতিটি ভৌত মেটাসারফেসের চেয়ে এক অপটিক্যাল কাজ ভালোভাবে করে। মূল্য হলো, প্রতিটি কাজের জন্য আলাদা তৈরি উপাদান ছাড়াই এটি চাহিদামতো বিভিন্ন কাজ করতে পারে। আকার, নমনীয়তা, গতি এবং উৎপাদন জটিলতা যখন একসঙ্গে গুরুত্বপূর্ণ, তখন এই পার্থক্যই গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে।
টিউনযোগ্যতা কেন গুরুত্বপূর্ণ
গবেষকদের মতে, মেটাসারফেসের ল্যাব থেকে ব্যাপক ব্যবহারে যেতে হলে টিউনযোগ্যতাই দরকার। এটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ মেটাসারফেসকে ঘিরে উত্তেজনার অনেকটাই তাদের ক্ষুদ্রাকৃতির অপটিক্যাল হার্ডওয়্যারের প্রতিশ্রুতির সঙ্গে যুক্ত, কিন্তু বৃহৎ পরিসরে প্রয়োগ অনেক সময় নির্ভর করে কোনো প্রযুক্তি ব্যয়বহুল পুনর্নকশা ছাড়াই ভিন্ন পরিস্থিতি ও ব্যবহারক্ষেত্রের সঙ্গে মানিয়ে নিতে পারে কি না তার ওপর।
একটি স্থির অপটিক্যাল উপাদান সংকীর্ণভাবে নির্ধারিত ভূমিতে চমৎকার কাজ করতে পারে। একটি টিউনযোগ্য অপটিক্যাল উপাদান সম্ভাব্যভাবে বহু ভূমিকা সমর্থন করতে পারে, হার্ডওয়্যার পুনরাবৃত্তি কমাতে পারে, এবং পুরো অপটিক্যাল স্ট্যাক পুনর্নকশা না করেই সফ্টওয়্যার বা নিয়ন্ত্রণ-তর্কের মাধ্যমে সিস্টেম আপডেট করতে দিতে পারে। দলের উপস্থাপনায় ইঙ্গিত আছে যে ভার্চুয়াল মেটাসারফেস উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন অপটিক্যাল গবেষণা এবং আরও নমনীয়, উৎপাদনমুখী ফোটোনিক প্ল্যাটফর্মের মধ্যে সেতু হতে পারে।
এর মানে এই নয় যে প্রযুক্তিটি আজই উৎপাদন-প্রস্তুত। উৎস পাঠ্য স্পষ্টভাবে বলছে, আরও গবেষণা ও উন্নয়ন লাগবে। তবু যুক্তিটি হলো, এই ধারণা একটি গুরুত্বপূর্ণ বাধা সরিয়ে দেয় যা ভৌত মেটাসারফেসের বাস্তব ব্যবহারকে সীমিত করেছিল: নির্মাণের পর গতিশীলভাবে পুনর্গঠন করতে না পারা।
সম্ভাব্য প্রয়োগ ইমেজিং, সেন্সিং ও টেলিকম পর্যন্ত বিস্তৃত
সম্ভাব্য ব্যবহারের তালিকা বিস্তৃত। গবেষকরা বলছেন, ভার্চুয়াল পদ্ধতি ইমেজিং ও মাইক্রোস্কোপি, কোয়ান্টাম ফোটোনিক্স, সেন্সিং, বিম স্টিয়ারিং, সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদন, টেলিকমিউনিকেশনস এবং হোলোগ্রাফিতে লাভবান হতে পারে। এই বিস্তৃতি প্রমাণের চেয়ে সম্ভাবনা হিসেবে দেখা উচিত, তবে এটি দেখায় যে উন্নত প্রযুক্তির জগতে আলো নিয়ন্ত্রণ কতটা মৌলিক।
ইমেজিং ও মাইক্রোস্কোপিতে, এমন একটি সিস্টেম যা দ্রুত ফোকাস বদলাতে পারে বা বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্য সামলানোর ধরন মানিয়ে নিতে পারে, বড় ধরনের প্রচলিত অপটিক্সের স্তর ছাড়াই আরও নমনীয়তা দিতে পারে। সেন্সিংয়ে, নির্দিষ্ট সংকেত প্রোগ্রামযোগ্যভাবে সামলানোর ক্ষমতা একটি যন্ত্রকে একাধিক মোডে লক্ষ্য বা পরিবেশ পরীক্ষা করতে সাহায্য করতে পারে। বিম স্টিয়ারিং ও টেলিকমিউনিকেশনে, আলোকে গতিশীলভাবে দিকনির্দেশ বা পুনর্গঠন করার ক্ষমতা সরাসরি কর্মক্ষমতা ও সিস্টেম অভিযোজনের সঙ্গে সম্পর্কিত।
কোয়ান্টাম ফোটোনিক্স আরেকটি উল্লেখযোগ্য ক্ষেত্র, কারণ বহু কোয়ান্টাম সিস্টেম ফোটন ও অপটিক্যাল পথের সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণের ওপর নির্ভর করে। দ্রুত এবং নিখুঁতভাবে পুনর্গঠনযোগ্য কোনো প্ল্যাটফর্ম পরীক্ষামূলক বা হাইব্রিড বাণিজ্যিক পরিবেশে আকর্ষণীয় হতে পারে, যদি তা স্থিতিশীলতা ও শব্দ-সংক্রান্ত শর্ত পূরণ করতে পারে।
অদৃশ্য ইনফ্রারেড আলোকে কেন্দ্র করে একটি প্রদর্শন
গবেষণায়, দলটি প্ল্যাটফর্মটি ব্যবহার করে অদৃশ্য ইনফ্রারেড সংকেতকে দৃশ্যমান নকশায় রূপান্তর করে ধারণাটির প্রদর্শন করেছে। এই উদাহরণটি উপকারী, কারণ এটি দেখায় যে প্রযুক্তিটি শুধু পরিচিত লেন্সিং প্রভাবের অনুকরণ করছে না। এটি প্রোগ্রামযোগ্য আলো-নিয়ন্ত্রণের বিস্তৃত সম্ভাবনাকে তুলে ধরে, বিশেষ করে যেখানে তরঙ্গদৈর্ঘ্য রূপান্তর বা সংকেত অনুবাদ এমন তথ্য উন্মুক্ত করতে পারে যা অন্যথায় চোখের নাগালের বাইরে থেকে যেত।
ইনফ্রারেড থেকে দৃশ্যমান রূপান্তরের ইমেজিং, পরিদর্শন ও সেন্সিংয়ে স্পষ্ট প্রভাব রয়েছে। যদিও দেওয়া পাঠ্যে কর্মক্ষমতার পরিমাপ বা নির্দিষ্ট বিদ্যমান সিস্টেমের সঙ্গে তুলনা নেই, তবু এটি স্পষ্ট করে যে দলটি ভার্চুয়াল মেটাসারফেসকে নিছক তাত্ত্বিক কাঠামো নয়, বরং একটি ব্যবহারিক অপটিক্যাল সরঞ্জাম হিসেবে অবস্থান করছে।
বৃহত্তর বার্তাটি হলো, ক্ষেত্রটি সফ্টওয়্যার-নির্ধারিত অপটিক্সের দিকে এগোতে পারে, যেখানে কোনো পৃষ্ঠের দরকারি আচরণ তৈরির সময় স্থির না থেকে পরিচালনার সময় গতিশীলভাবে আপডেট হয়। যদি সেই দিকটি স্থির থাকে, তাহলে মেটাসারফেস স্থির উপাদানের চেয়ে প্রোগ্রামযোগ্য প্ল্যাটফর্মের মতো হয়ে উঠতে পারে। কমপ্যাক্ট ইমেজিং সিস্টেম, ফোটোনিক টুল এবং অভিযোজ্য অপটিক্যাল হার্ডওয়্যার নির্মাতাদের জন্য, সেটি উপাদান সক্ষমতার পাশাপাশি নকশা-দর্শনেও এক অর্থবহ পরিবর্তন হবে।
এখনের জন্য, কাজটি একটি গবেষণালব্ধ ফলাফল। কিন্তু এটি এমন এক ফলাফল যা সামনে যাওয়ার পথ স্পষ্ট করে: আরও বিশেষায়িত স্থির ন্যানোস্ট্রাকচার কীভাবে তৈরি করা যায় তা জিজ্ঞাসা করার বদলে, গবেষকেরা ক্রমশ জিজ্ঞাসা করতে পারেন কীভাবে অপটিক্যাল আচরণকে গতিসম্পন্নভাবে পুনঃপ্রোগ্রামযোগ্য করা যায়। সে কারণেই নটিংহাম ট্রেন্ট দল এই অগ্রগতিকে সম্ভাব্য গেম-চেঞ্জার মনে করছে। এই সাফল্য শুধু পাতলা অপটিক্স নয়। এটি এমন অপটিক্স, যা নিজের সিদ্ধান্ত বদলাতে থাকে।
এই নিবন্ধটি Phys.org-এর প্রতিবেদনের ভিত্তিতে লেখা। মূল নিবন্ধটি পড়ুন.
Originally published on phys.org