Los investigadores han integrado, por primera vez, dos tecnologías ampliamente utilizadas en aplicaciones tales como comunicaciones ópticas, bioimagen y sistemas de detección de luz y rangos LIDAR que escanean el entorno de automóviles y camiones autónomos.
En el esfuerzo de colaboración entre el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. DOE y la Universidad de Harvard, los investigadores diseñaron con éxito una lente basada en metasuperficie sobre una plataforma de Sistema Microelectromecánico MEMS. El resultado es una nueva luz infrarrojasistema de enfoque que combina las mejores características de ambas tecnologías al tiempo que reduce el tamaño del sistema óptico.
Las metasuperficies se pueden estructurar a nanoescala para que funcionen como lentes. Estos metalenses fueron pioneros de Federico Capasso, el profesor de física aplicada Robert L. Wallace de Harvard y su grupo de la Facultad de ingeniería y ciencias aplicadas John A. Paulson de Harvard SEASLas lentes están encontrando aplicaciones rápidamente porque son mucho más delgadas y menos voluminosas que las lentes existentes, y pueden fabricarse con la misma tecnología utilizada para fabricar chips de computadora. Mientras tanto, los MEMS son pequeños dispositivos mecánicos que consisten en pequeños espejos móviles..
"Estos dispositivos son clave hoy en día para muchas tecnologías. Se han vuelto tecnológicamente dominantes y se han adoptado para todo, desde la activación de las bolsas de aire de los automóviles hasta los sistemas de posicionamiento global de los teléfonos inteligentes", dijo Daniel López, líder del grupo de dispositivos y nanofabricación en el Centro de Argonnepara materiales a nanoescala, una instalación de usuarios de la Oficina de Ciencia del DOE.
López, Capasso y cuatro coautores describen cómo fabricaron y probaron su nuevo dispositivo en un artículo en APL Photonics , titulado "Lente de metasuperficie dinámica basada en tecnología MEMS". El dispositivo mide 900 micras de diámetro y 10 micras de grosor un cabello humano tiene aproximadamente 50 micras de grosor.
El trabajo en curso de la colaboración para desarrollar aplicaciones nuevas para las dos tecnologías se lleva a cabo en el Centro de Argonne para Materiales a Nanoescala, SEAS y el Centro de Harvard para Sistemas a Nanoescala, que es parte de la Infraestructura Coordinada Nacional de Nanotecnología.
En el sistema óptico tecnológicamente fusionado, los espejos MEMS reflejan la luz escaneada, que luego la metalens enfoca sin la necesidad de un componente óptico adicional como una lente de enfoque. El desafío que superó el equipo de Argonne / Harvard fue integrar las dos tecnologías sinlastimando su desempeño.
El objetivo final sería fabricar todos los componentes de un sistema óptico: el MEMS, la fuente de luz y la óptica basada en metasuperficie con la misma tecnología utilizada para fabricar productos electrónicos en la actualidad.
"Entonces, en principio, los sistemas ópticos podrían hacerse tan delgados como las tarjetas de crédito", dijo López.
Estos dispositivos de lente en MEMS podrían hacer avanzar los sistemas LIDAR utilizados para guiar a los autos sin conductor. Los sistemas LIDAR actuales, que buscan obstáculos en su proximidad inmediata, tienen, por el contrario, varios pies de diámetro.
"Necesita lentes específicos, grandes y voluminosos, y necesita objetos mecánicos para moverlos, lo cual es lento y costoso", dijo López.
"Esta primera integración exitosa de metalenses y MEMS, hecha posible por sus tecnologías altamente compatibles, traerá alta velocidad y agilidad a los sistemas ópticos, así como funcionalidades sin precedentes", dijo Capasso.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Argonne . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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