Los investigadores de la Universidad de Brown han desarrollado un nuevo método para manipular la polarización de la luz a frecuencias de terahercios.
La técnica utiliza pilas de placas de metal cuidadosamente espaciadas para hacer un divisor de haz polarizante, un dispositivo que divide un haz de luz por sus diferentes estados de polarización, enviando luz polarizada verticalmente en una dirección y luz polarizada horizontalmente en otra. Tal divisor de haz podría serútil en una amplia variedad de sistemas que utilizan radiación de terahercios, desde sistemas de imágenes hasta redes de comunicaciones futuras.
En el mundo de la imagen, la capacidad de administrar y detectar radiación en diferentes polarizaciones podría ser útil en microscopía de terahercios y caracterización de materiales. En las comunicaciones, los haces polarizados pueden permitir que se envíen múltiples flujos de datos al mismo medio sin interferencia.
"Esta idea de pila de placas tiene ventajas sobre los métodos tradicionales de manipulación de la polarización en la región de terahercios", dijo Dan Mittleman, profesor de la Escuela de Ingeniería de Brown y autor principal de un trabajo de investigación que describe el trabajo en la revista Informes científicos . "Es más barato y físicamente más robusto que otros métodos, y es más versátil en lo que nos permite hacer"
Rajind Mendis, profesor asistente de investigación en Brown, dirigió el trabajo junto con Mittleman, el estudiante graduado de Brown Wei Zhang y Masaya Nagai, profesor asociado en la Universidad de Osaka en Japón.
El rango de terahercios es la franja del espectro electromagnético entre las frecuencias de microondas e infrarrojas. El uso de ondas de terahercios en aplicaciones tecnológicas como espectroscopía, detección, imágenes y comunicaciones de ancho de banda ultra alto está creciendo, y los investigadores están trabajando para desarrollar el hardwarecomponentes necesarios para construir estos sistemas avanzados de terahercios.
La polarización se refiere a la orientación de los picos y valles de una onda electromagnética a medida que la onda se propaga. Si una onda se propaga hacia usted, los picos y valles pueden orientarse verticalmente, horizontalmente o en cualquier punto intermedio.
"La polarización es una de las propiedades clave de cualquier onda electromagnética", dijo Mittleman. "Poder manipular la polarización, medirla o cambiarla, es una de las capacidades importantes que necesita en cualquier sistema electromagnético".
En el ámbito de la luz visible, por ejemplo, la polarización manipuladora se usa para crear películas modernas en 3-D y para hacer gafas de sol que reducen el resplandor de la luz reflejada. Las gafas de sol polarizantes se hacen colocando hebras de polímero horizontalmente dentro de las lentes como barras en una cárcelEstos filamentos permiten que pase la luz polarizada verticalmente, mientras que bloquean la luz polarizada horizontalmente, que es el estado de polarización dominante de la luz reflejada en superficies brillantes como los automóviles y el agua.
Los métodos existentes para manipular la polarización en el rango de terahercios son muy similares a la técnica utilizada en gafas de sol polarizadas, aunque escaladas a las longitudes de onda mucho más largas de la luz de terahercios en comparación con la luz visible. Los filtros de polarización para terahercios son generalmente una serie de alambres de metal.micras de diámetro y separadas por varias micras.
La nueva técnica desarrollada por el equipo de Brown y Osaka reemplaza los cables con una pila de placas de acero muy separadas. Cada par de placas forma lo que se conoce como una guía de ondas de placa paralela. Cuando la luz de terahercios se ilumina en la pila a 45-ángulo de grado, divide el haz excitando dos modos de guía de onda: un haz de luz polarizada verticalmente pasa directamente a través del dispositivo, mientras que otro haz de luz polarizada horizontalmente se refleja en un ángulo de 90 grados desde el eje del haz original.
La técnica tiene una serie de ventajas sobre los filtros de alambre tradicionales, dicen los investigadores. La arquitectura de pila de placas, que se conoce como un "dieléctrico artificial", es fácil de hacer, y los materiales son económicos.también mucho menos frágil que los cables.
"El concepto dieléctrico artificial también hace que el dispositivo sea más versátil", dijo Mendis. "El dispositivo se puede ajustar fácilmente para usarlo en diferentes frecuencias de terahercios simplemente cambiando el tamaño de los separadores que separan las placas o cambiando el ángulo de iluminación."
Otra ventaja es que con la adición de una segunda estructura dieléctrica artificial similar, los investigadores pudieron construir un dispositivo llamado aislador. Los aisladores se usan en láseres de alta potencia para evitar que la luz se refleje en un emisor láser,lo que podría desestabilizarlo o incluso dañarlo. Un aislador de terahercios podría ser un componente importante para futuros dispositivos de terahercios de alta potencia.
El equipo de Brown y Osaka está en proceso de patentar los nuevos dispositivos dieléctricos artificiales, y los investigadores esperan que estos dispositivos permitan el desarrollo de nuevos sistemas de terahercios con capacidades mucho mejores.
"En cualquier cosa que desee hacer con un sistema óptico, es útil poder manipular la polarización", dijo Mittleman. "Esta es una manera simple, eficiente, efectiva y versátil de hacerlo".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Brown . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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