Los investigadores han desarrollado innovadoras lentes ópticas planas como parte de una colaboración entre el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y el Instituto de Tecnología de California, ambos en Pasadena, California. Estos componentes ópticos son capaces de manipular la luz de formas difíciles o imposibles de lograrcon dispositivos ópticos convencionales
Las nuevas lentes no están hechas de vidrio. En cambio, los nanopilares de silicio están dispuestos con precisión en un patrón de panal para crear una "meta-superficie" que puede controlar los caminos y las propiedades de las ondas de luz que pasan.
Las aplicaciones de estos dispositivos incluyen microscopios avanzados, pantallas, sensores y cámaras que pueden producirse en masa utilizando las mismas técnicas utilizadas para fabricar microchips de computadora.
"Estas lentes planas nos ayudarán a hacer conjuntos de imágenes más compactos y robustos", dijo Mahmood Bagheri, ingeniero de microdispositivos en JPL y coautor de un nuevo Nanotecnología de la naturaleza estudio que describe los dispositivos.
"Actualmente, los sistemas ópticos están hechos de un componente a la vez, y los componentes a menudo se ensamblan manualmente", dijo Andrei Faraon, profesor asistente de física aplicada y ciencia de los materiales en Caltech, y el investigador principal del estudio. "Pero este nuevoLa tecnología es muy similar a la utilizada para imprimir chips semiconductores en obleas de silicio, por lo que posiblemente podría fabricar millones de sistemas como microscopios o cámaras a la vez ".
Visto bajo un microscopio electrónico de barrido, las nuevas metasuperficies que crearon los investigadores se asemejan a un bosque cortado donde solo quedan los tocones. Cada tocón de silicio, o pilar, tiene una sección transversal elíptica, y al variar cuidadosamente los diámetros de cada pilar y rotarellos alrededor de sus ejes, los científicos pudieron manipular simultáneamente la fase y la polarización de la luz que pasa.
La fase tiene que ver con la separación entre los picos de las ondas de luz; las ondas de luz en fase entre sí se combinan para producir una onda única y más poderosa. La manipulación de su fase influye en el grado en que se curva un rayo de luz, lo que a su vez influye en siuna imagen está enfocada o desenfocada. La polarización se refiere a la forma en que algunas ondas de luz vibran solo en una dirección particular, mientras que las ondas de la luz solar natural vibran en todas las direcciones. La manipulación de la polarización de la luz es esencial para el funcionamiento de microscopios avanzados, cámaras ypantallas; el control de polarización también permite dispositivos sencillos como gafas 3D y gafas de sol polarizadas.
"Si piensa en un microscopio moderno, tiene múltiples componentes que deben ensamblarse cuidadosamente en su interior", dice Faraon. "Pero con nuestra plataforma, podemos fabricar cada uno de estos componentes ópticos y apilarlos uno encima del otro muy fácilmente".utilizando un proceso automatizado. Cada componente tiene un grosor de una millonésima de metro, o menos de una centésima del grosor de un cabello humano ".
Además, las nuevas lentes planas se pueden usar para modificar la forma de los haces de luz a voluntad. Los láseres semiconductores generalmente se emiten en haces elípticos con los que es muy difícil trabajar, y los nuevos componentes ópticos de meta-superficie podrían reemplazar los costosos sistemas ópticos utilizados paracircularizar las vigas. El pequeño tamaño de estos dispositivos también permitiría sistemas más compactos.
El equipo está trabajando actualmente con socios industriales para crear metasuperficies para su uso en dispositivos comerciales como cámaras en miniatura y espectrómetros, pero un número limitado ya ha sido producido para su uso en experimentos ópticos por científicos colaboradores en otras disciplinas.
El trabajo actual fue apoyado por el Fondo de Presidente y Director de Caltech / JPL y la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa DARPA. Yu Horie recibió el apoyo del programa del Centro de Investigación de la Frontera de Energía del Departamento de Energía y una beca de la Organización de Servicios Estudiantiles de Japón.La nanofabricación del dispositivo se realizó en el Instituto Kavli de Nanociencia en Caltech. JPL es una división de Caltech.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Laboratorio de Propulsión a Chorro . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :