Las lentes curvas, como las de las cámaras o los telescopios, se apilan para reducir las distorsiones y resolver una imagen clara. Es por eso que los microscopios de alta potencia son tan grandes y los teleobjetivos son tan largos.
Si bien la tecnología de lentes ha recorrido un largo camino, aún es difícil hacer una lente compacta y delgada frote un dedo sobre la parte posterior de un teléfono celular y tendrá una idea de lo difícil que es. Pero qué pasaría si pudiera reemplazarloesas pilas con una sola lente plana o plana?
Investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard John A. Paulson SEAS han demostrado la primera lente plana que funciona con alta eficiencia dentro del espectro visible de la luz, cubriendo todo el rango de colores del rojo al azul.la lente puede resolver características a nanoescala separadas por distancias más pequeñas que la longitud de onda de la luz. Utiliza una matriz ultrafina de pequeñas guías de onda, conocidas como metasuperficie, que dobla la luz a medida que pasa, similar a una lente curva.
La investigación se describe en la revista ciencia .
"Esta tecnología es potencialmente revolucionaria porque funciona en el espectro visible, lo que significa que tiene la capacidad de reemplazar lentes en todo tipo de dispositivos, desde microscopios hasta cámaras, pantallas y teléfonos celulares", dijo Federico Capasso, Robert L.Wallace Profesor de Física Aplicada y Vinton Hayes Investigador Principal en Ingeniería Eléctrica y autor principal del artículo. "En el futuro cercano, los metalenses se fabricarán a gran escala a una pequeña fracción del costo de las lentes convencionales, utilizando las fundiciones queproducir microprocesadores y chips de memoria en masa "
"La corrección de la propagación cromática sobre el espectro visible de manera eficiente, con un único elemento óptico plano, estaba hasta ahora fuera del alcance", dijo Bernard Kress, Arquitecto Óptico Asociado de Microsoft, que no formó parte de la investigación ".Los desarrollos de metalens del grupo Capasso permiten la integración de sistemas de imágenes de banda ancha en una forma muy compacta, permitiendo que las próximas generaciones de subsistemas ópticos aborden de manera efectiva cuestiones estrictas de peso, tamaño, potencia y costo, como las requeridas para un alto rendimiento AR / VRpantallas portátiles "
Para enfocar la luz roja, azul y verde, la luz en el espectro visible, el equipo necesitaba un material que no absorbiera o dispersara la luz, dijo Rob Devlin, un estudiante graduado en el laboratorio de Capasso y coautordel papel.
"Necesitábamos un material que limitara fuertemente la luz con un alto índice de refracción", dijo. "Y para que esta tecnología sea escalable, necesitábamos un material ya utilizado en la industria".
El equipo utilizó dióxido de titanio, un material omnipresente que se encuentra en todo, desde la pintura hasta el protector solar, para crear la matriz a nanoescala de nanoestructuras lisas y de alta relación de aspecto que forman el corazón de las metalenas.
"Queríamos diseñar una sola lente plana con una apertura numérica alta, lo que significa que puede enfocar la luz en un punto más pequeño que la longitud de onda", dijo Mohammadreza Khorasaninejad, becario postdoctoral en el laboratorio de Capasso y primer autor del artículo ".Cuanto más enfocado sea la luz, más pequeño puede ser su punto focal, lo que mejora la resolución de la imagen ".
El equipo diseñó la matriz para resolver una estructura más pequeña que una longitud de onda de luz, alrededor de 400 nanómetros de ancho. A estas escalas, las metalenas podrían proporcionar un mejor enfoque que una lente comercial de última generación.
"Las lentes normales deben pulirse con precisión a mano", dijo Wei Ting Chen, coautor y becario postdoctoral en el Laboratorio Capasso. "Cualquier tipo de desviación en la curvatura, cualquier error durante el ensamblaje hace que el rendimiento de la lente sea muy buenohacia abajo. Nuestra lente se puede producir en un solo paso: una capa de litografía y usted tiene una lente de alto rendimiento, con todo lo que necesita ".
"El increíble campo de metamateriales trajo muchas ideas nuevas, pero pocas aplicaciones de la vida real han llegado hasta ahora", dijo Vladimir M. Shalaev, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Purdue, que no participó en la investigación."El grupo Capasso con su enfoque impulsado por la tecnología está haciendo una diferencia en ese sentido. Este nuevo avance resuelve uno de los desafíos más básicos e importantes, creando una meta-lente de rango visible que satisface las demandas de alta apertura numérica y alta eficienciasimultáneamente, que normalmente es difícil de lograr "
Una de las aplicaciones potenciales más emocionantes, dijo Khorasaninejad, es la óptica portátil como la realidad virtual y la realidad aumentada.
"Cualquier buen sistema de imagen en este momento es pesado porque las lentes gruesas deben apilarse una encima de la otra. Nadie quiere usar un casco pesado durante un par de horas", dijo. "Esta técnica reduce el peso y el volumeny reduce las lentes más delgadas que una hoja de papel. Imagine las posibilidades de una óptica portátil, lentes de contacto flexibles o telescopios en el espacio ".
Los autores han presentado patentes y están buscando activamente oportunidades comerciales.
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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