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  • El dispositivo basado en chips abre nuevas puertas para la realidad aumentada y la computación cuántica

    Los investigadores desarrollaron una nueva matriz óptica en fase basada en chips que puede dar forma y dirigir la luz azul sin partes móviles. Crédito:Min Chul Shin y Aseema Mohanty, Universidad de Colombia, y Myles Marshall, Molécula Secreta

    Los investigadores han diseñado un nuevo dispositivo basado en chips que puede dar forma y dirigir la luz azul sin partes móviles. El dispositivo podría reducir en gran medida el tamaño de los componentes de proyección de luz utilizados para la realidad aumentada y una variedad de otras aplicaciones.

    "Nuestra plataforma azul phased array puede reconfigurar de forma rápida y precisa la luz visible para muchas aplicaciones emergentes, abarcando pantallas holográficas, procesamiento de información cuántica y detección y estimulación biológica, ", dijo el líder del equipo de investigación Michal Lipson de la Universidad de Columbia." Allana el camino para la proyección de luz a escala de chip en todo el rango visible con un gran campo de visión y puede miniaturizar los voluminosos sistemas ópticos actuales ".

    Lipson y sus colegas describen el nuevo dispositivo en la revista The Optical Society (OSA) Letras de óptica . Es la primera matriz óptica en fase (OPA) a escala de chip que opera en longitudes de onda azules utilizando una plataforma de nitruro de silicio. Los OPA funcionan como lentes reconfigurables al permitir reconfiguraciones arbitrarias de patrones de luz 3-D.

    El nuevo OPA se desarrolló como parte de un proyecto financiado por DARPA que tiene como objetivo crear un Pantalla de baja potencia montada en la cabeza que proyecta información visible en la retina con una resolución extremadamente alta y un gran campo de visión. Este tipo de pantalla aumentada no es posible hoy en día porque los componentes de proyección de luz que se utilizan para dar forma y dirigir la luz son voluminosos y tienen un campo de visión limitado.

    Operando en lo visible

    Los OPA ofrecen una alternativa a los dispositivos de proyección de luz voluminosos, pero generalmente se fabrican con silicio, que solo se puede utilizar con longitudes de onda del infrarrojo cercano. Las longitudes de onda azules requieren OPA hechos de un material semiconductor como el nitruro de silicio que opera en longitudes de onda visibles. Sin embargo, Los desafíos de fabricación y materiales han hecho que un OPA azul práctico sea difícil de lograr.

    Los investigadores optimizaron recientemente los procesos de fabricación de nitruro de silicio para superar este desafío. En el nuevo trabajo aplicaron esta nueva plataforma para crear una OPA basada en chips.

    Los investigadores demostraron que la matriz óptica en fase basada en chips puede dirigir la luz azul sobre un campo de visión de 50 grados. Crédito:Min Chul Shin y Aseema Mohanty, Universidad de Colombia

    "Las longitudes de onda más pequeñas se dispersan más, resultando en una mayor pérdida de luz si la fabricación del dispositivo no es perfecta, "dijo Min Chul Shin, co-primer autor del artículo. "Por lo tanto, demostrar un OPA que opera en longitudes de onda azules significa que podemos lograr esto en todo el rango visible ".

    Usando las nuevas OPA de luz azul, los investigadores demostraron la dirección del rayo sobre un campo de visión de 50 grados. También mostraron los beneficios potenciales de este tipo de plataforma para la proyección de imágenes al generar imágenes 2-D de letras.

    "Todos los chips que probamos funcionaron bien, "dijo Aseema Mohanty, co-primer autor del artículo. "La integración a gran escala de este sistema se puede lograr utilizando las técnicas de litografía actuales. Por lo tanto, esta nueva plataforma introduce una plataforma para la proyección de luz volumétrica 3D a escala de chip totalmente reconfigurable en todo el rango visible ".

    Aplicaciones desde la informática a la biología

    El nuevo OPA azul podría ser útil para computadoras cuánticas de iones atrapados, que requieren láseres en el rango espectral visible para la estimulación óptica a escala micrométrica. Las computadoras cuánticas de iones atrapados se encuentran entre los diseños prácticos más prometedores para la computación cuántica, una tecnología emergente que se espera que sea significativamente más rápida que la informática tradicional.

    Los nuevos dispositivos basados ​​en chips también podrían usarse para optogenética, que utiliza la luz visible para controlar las neuronas y otras células del tejido vivo. Por ejemplo, los dispositivos podrían usarse para hacer un dispositivo implantable para estimular etiquetas sensibles a la luz en neuronas en modelos animales de enfermedad.

    Los investigadores planean optimizar aún más el consumo de energía eléctrica de la OPA porque la operación de bajo consumo es crucial para las pantallas de realidad aumentada livianas montadas en la cabeza y las aplicaciones optogenéticas.


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