Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado técnicas que se pueden utilizar para crear hologramas de fase geométrica ideales para cualquier tipo de patrón óptico, un avance significativo sobre las limitaciones de las técnicas anteriores. Los hologramas se pueden utilizar para crear nuevos tipos de pantallas, sistemas de imágenes, tecnología de telecomunicaciones e instrumentos astronómicos.
Un holograma de fase geométrica es una película delgada que manipula la luz. La luz se mueve como una onda, con picos y valles. Cuando la luz pasa a través de un holograma de fase geométrica, la relación entre esos picos y valles cambia. Al controlar esos cambios,el holograma puede enfocar, dispersar, reorientar o modificar la luz.
Un holograma de fase geométrica ideal modifica la luz de manera muy eficiente, lo que significa que se desperdicia poca luz. Pero los hologramas de fase geométrica ideal también pueden producir tres "frentes de onda" diferentes y bien definidos, o versiones transformadas de la luz que atraviesala película delgada.
"Podemos dirigir la luz hacia uno o más de esos tres frentes de onda, lo que nos permite usar un solo holograma de fase geométrica ideal de muchas formas diferentes", dice Michael Escuti, profesor de ingeniería eléctrica e informática en NC State yautor de un artículo sobre la obra.
Anteriormente, los investigadores solo podían hacer hologramas de fase geométrica ideal en un conjunto limitado de patrones simples, lo que reducía su utilidad para nuevas aplicaciones. Esto se debe a que hacer estos hologramas implica orientar moléculas o estructuras a una escala más pequeña que la longitud de onda de la luz.
"Hemos ideado dos formas de hacer hologramas de fase geométrica ideales que son relativamente simples pero que nos permiten controlar la orientación de las moléculas que finalmente manipulan la luz", dice Escuti.
Primero, los investigadores usan láseres para crear un patrón de luz de alta fidelidad, ya sea aprovechando la forma en que las ondas de luz interfieren entre sí, o usando un láser muy enfocado para escanear a través de un patrón, muy parecido a una impresora láser.
Un sustrato fotorreactivo registra el patrón de luz, con cada molécula en el sustrato orientándose según la polarización de la luz a la que fue expuesta. Para entender esto, piense en un rayo de luz como una cuerda ondulada, viajando de izquierda a derecha. Esa cuerda también vibra hacia arriba y hacia abajo, lo que crea ondulaciones que son perpendiculares a la dirección en la que se desplaza la cuerda. Controlar el ángulo de orientación de la polarización lineal de la luz solo significa controlar la dirección en la que se mueve la onda.
El patrón que se registra en el sustrato sirve como plantilla para una capa de cristal líquido que forma el holograma terminado.
"Con estas técnicas, podemos crear hologramas de fase geométrica ideales en casi cualquier patrón", dice Escuti. "Teóricamente, hay patrones que son demasiado pequeños para que los hagamos, pero hemos podido hacer patronespara cada aplicación práctica que hemos abordado hasta ahora, desde instrumentos astronómicos hasta instalaciones artísticas.
"Este trabajo nos brindó una gran comprensión del control de las propiedades espaciales de las ondas de luz", dice Escuti. "Ahora estamos explorando cómo podemos manipular mejor el espectro de ondas de luz. Por ejemplo, estamos determinando cómopodemos manejar la luz visible y la luz infrarroja de manera diferente dentro de un solo holograma. "
Escuti también está trabajando con su empresa, ImagineOptix Corporation, para desarrollar nuevas aplicaciones y mejorar las tecnologías existentes que pueden beneficiarse de películas delgadas de mayor eficiencia.
El artículo, "Fabricación de hologramas de fase geométrica ideal con frentes de onda arbitrarios", se publicó en línea el 4 de noviembre en la revista Óptica . El autor principal del artículo es Jihwan Kim, profesor asistente de investigación de ingeniería eléctrica e informática en NC State. Los coautores incluyen a Michael Kudenov de NC State; Yanming Li, ex estudiante de doctorado en NC State que esahora en Apple Inc .; Matthew Miskiewicz, un ex estudiante de doctorado en NC State que fundó su propia compañía en el área de Raleigh; y Chulwoo Oh, un ex estudiante de doctorado en NC State que ahora está en Magic Leap.
El trabajo se realizó con el apoyo de la National Science Foundation, con el número de concesión ECCS-0955127, y de ImagineOptix.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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