Transisi Pusaran Topologi yang Diinduksi oleh Efek Hall Spin Cahaya untuk Penginderaan dan Pencitraan Kelembaban yang Dapat Disesuaikan

Abstrak
Pengalihan dinamis antara mode deteksi tepi dan pencitraan medan terang menguntungkan dalam pencitraan optik, khususnya untuk diagnostik biomedis dan karakterisasi material. Namun, pendekatan konvensional memerlukan pengaturan yang rumit atau proses fabrikasi yang rumit, sehingga membatasi kepraktisannya. Studi ini menunjukkan sistem pencitraan optik yang responsif terhadap kelembapan, yang memungkinkan transisi yang dapat dibalik dan disetel antara mode pencitraan medan terang yang ditingkatkan tepinya dan seperti Gaussian dengan memanfaatkan variasi yang disebabkan oleh kelembapan dalam efek Hall spin cahaya. Dengan memanfaatkan film polivinil alkohol yang menunjukkan perubahan ketebalan dan indeks bias yang bergantung pada kelembapan yang dapat dibalik, koefisien refleksi Fresnel (Kesalahan input matematika
DanKesalahan input matematika
) dimodulasi secara efektif, yang mengarah ke pemisahan berkas yang bergantung pada spin asimetris di kedua arah x dan y. Variasi yang didorong oleh kelembapan ini mengganggu kondisi pusaran simetris awal, yaitu bahwa pergeseran dalam bidang dan luar bidang yang disebabkan oleh efek Hall spin cahaya adalah sama, mengubah berkas pusaran topologi menjadi distribusi quasi-Gaussian. Akibatnya, kinerja pencitraan bergeser dari mode edge-enhanced ke mode quasibright-field saat kelembapan relatif meningkat. Validasi eksperimental menggunakan target resolusi khusus dan sampel jaringan biologis (planaria dan usus halus) menunjukkan peralihan mode pencitraan yang andal dan dapat direproduksi tanpa memerlukan penyesuaian mekanis atau fabrikasi yang rumit. Dengan demikian, sistem yang diusulkan menawarkan kesederhanaan yang lebih baik, kenyamanan operasional, dan efektivitas biaya dibandingkan dengan metode yang ada (misalnya, teknik berbasis metasurface), yang menggarisbawahi potensi efek Hall spin yang dapat disetel kelembapan dari optik polimer berbasis cahaya untuk aplikasi pencitraan yang praktis dan serbaguna.