Los investigadores describieron una nueva estrategia de diseño de metamoléculas que incorpora dos metaátomos de sublongitud de onda controlables de forma independiente. Este control de dos paramétricos de la metamolécula asegura el control completo tanto de la amplitud como de la fase de la luz.
Un equipo de investigación de KAIST en colaboración con la Universidad de Wisconsin-Madison sugirió teóricamente una metasuperficie activa basada en grafeno capaz de controlar de forma independiente la amplitud y la fase de la luz del infrarrojo medio. Esta investigación ofrece una nueva perspectiva sobre la modulación del frente de onda del infrarrojo medio conalta resolución al resolver el problema del control independiente de la amplitud y fase de la luz, que ha sido un desafío de larga data.
La tecnología de modulación de la luz es esencial para el desarrollo de dispositivos ópticos futuros como la holografía, la obtención de imágenes de alta resolución y los sistemas de comunicación óptica. Los cristales líquidos y un sistema microelectromecánico MEMS se han utilizado anteriormente para modular la luz. Sin embargo, ambos métodos adolecen develocidades de conducción limitadas y tamaños de píxeles unitarios mayores que el límite de difracción, que en consecuencia impiden su integración en sistemas fotónicos.
La plataforma de metasuperficie se considera un fuerte candidato para la próxima generación de tecnología de modulación de luz. Las metauperficies tienen propiedades ópticas que los materiales naturales no pueden tener y pueden superar las limitaciones de los sistemas ópticos convencionales, como la formación de una imagen de alta resolución más allá de la difracción.En particular, la metasuperficie activa se considera una tecnología con una amplia gama de aplicaciones debido a sus características ópticas sintonizables con una señal eléctrica.
Sin embargo, las metasuperficies activas anteriores adolecían de la inevitable correlación entre el control de amplitud de la luz y el control de fase. Este problema es causado por el mecanismo de modulación de las metasuperficies convencionales. Las metasuperficies convencionales se han diseñado de manera que un metaátomo solo tiene una condición de resonancia, pero unaEl diseño resonante único carece inherentemente de los grados de libertad para controlar de forma independiente la amplitud y la fase de la luz.
El equipo de investigación creó una metaunidad combinando dos metaátomos controlables de forma independiente, mejorando drásticamente el rango de modulación de las metasuperficies activas. La metasuperficie propuesta puede controlar la amplitud y la fase de la luz del infrarrojo medio de forma independiente con una resolución más allá del límite de difracción, lo que permitecontrol completo del frente de onda óptico.
El equipo de investigación confirmó teóricamente el desempeño de la metasuperficie activa propuesta y la posibilidad de dar forma al frente de onda utilizando este método de diseño. Además, desarrollaron un método analítico que puede aproximar las propiedades ópticas de las metasuperficies sin simulaciones electromagnéticas complejas. Esta plataforma analítica propone ununa guía de diseño de metasuperficie más intuitiva y de aplicación completa.
Se espera que la tecnología propuesta permita una conformación de frente de onda precisa con una resolución espacial mucho más alta que las tecnologías de conformación de frente de onda existentes, que se aplicarán a sistemas ópticos activos como holografía de infrarrojo medio, dispositivos de dirección de haz de alta velocidad que se pueden aplicar paraLiDAR y lentes infrarrojos de enfoque variable.
El profesor Min Seok Jang comentó: "Este estudio mostró la amplitud de control independiente y la fase de la luz, que ha sido una búsqueda de larga data en la tecnología de moduladores de luz. Se espera que el desarrollo de dispositivos ópticos que utilizan un control de frente de onda complejo se vuelva más activo enel futuro."
Esta investigación fue financiada por Samsung Research Funding & Incubation Center for Future Technology.
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Materiales proporcionado por Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea KAIST . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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