El verano pasado, investigadores de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard John A. Paulson SEAS anunciaron una nueva lente plana que podría enfocar la luz con alta eficiencia dentro del espectro visible. La lente utilizó una matriz ultrafina de nanopilares para doblarsey enfoca la luz a medida que pasa.
El anuncio fue aclamado como un avance en la óptica y fue nombrado entre los principales descubrimientos de la revista Science de 2016.
Pero la lente tenía una limitación: solo podía enfocar un color a la vez.
Ahora, el mismo equipo ha desarrollado la primera lente plana que funciona dentro de un ancho de banda continuo de colores, del azul al verde. Este ancho de banda, cercano al de un LED, allana el camino para nuevas aplicaciones en imágenes, espectroscopía y detección.
La investigación se publica en Nano letras .
Uno de los principales desafíos en el desarrollo de una lente plana de banda ancha ha sido corregir la dispersión cromática, el fenómeno en el que se enfocan diferentes longitudes de onda de luz a diferentes distancias de la lente.
"Las lentes tradicionales para microscopios y cámaras, incluidas las de teléfonos celulares y computadoras portátiles, requieren múltiples lentes curvas para corregir las aberraciones cromáticas, lo que agrega peso, grosor y complejidad", dijo Federico Capasso, profesor de física aplicada de Robert L. Wallacey Vinton Hayes Senior Research Fellow en Ingeniería Eléctrica. "Nuestra nueva metalens plana innovadora tiene correcciones de aberraciones cromáticas incorporadas para que se requiera una sola lente".
La corrección por dispersión cromática, conocida como ingeniería de dispersión, es un tema crucial en óptica y un requisito de diseño importante en cualquier sistema óptico que maneje luz de diferentes colores. La capacidad de controlar la dispersión cromática de lentes planas amplía suaplicaciones e introduce nuevas aplicaciones que aún no han sido posibles.
"Al aprovechar los aspectos cromáticos, podemos tener aún más control sobre la luz", dijo Reza Khorasaninejad, investigador asociado en el Laboratorio Capasso y primer autor del artículo. "Aquí, demostramos lentes acromáticos planos y también inventamos un nuevotipo de lente plana con dispersión cromática inversa. Demostramos que uno puede romper las limitaciones de la óptica convencional, ofreciendo nuevas oportunidades limitadas únicamente por la imaginación del diseñador ".
Para diseñar una lente acromática, una lente sin dispersión cromática, el equipo optimizó la forma, el ancho, la distancia y la altura de los nanopilares que conforman el corazón de las metalenas. Como en investigaciones anteriores, los investigadores utilizaron abundante titaniodióxido para crear la matriz a nanoescala.
Esta estructura permite que las metalenas enfoquen longitudes de onda de 490 nm a 550 nm, básicamente de azul a verde, sin ninguna dispersión cromática.
"Este método para la ingeniería de dispersión se puede utilizar para diseñar varios componentes ultrafinos con un rendimiento deseado", dijo Zhujun Shi, estudiante de doctorado en el Laboratorio Capasso y coautor del artículo ". Esta plataforma se basa en un solo pasolitografía y es compatible con la técnica de fabricación de alto rendimiento, como la nanoimpresión "
La Oficina de Desarrollo de Tecnología de Harvard ha presentado solicitudes de patentes en una cartera de tecnologías de lentes planas y está trabajando en estrecha colaboración con Capasso y los miembros de su grupo de investigación para catalizar la comercialización de esta tecnología a través de una empresa de nueva creación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences . Original escrito por Leah Burrows. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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