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    Superoscilación óptica sin ondas laterales

    Un par de aberturas de borde afilado similares a la luna permite la generación de un punto de luz de enfoque difractivo con un tamaño dentro del límite de difracción óptica, mientras se eliminan las ondas laterales a lo largo del corte simétrico. Crédito:Yanwen Hu.

    La superoscilación óptica se refiere a un paquete de ondas que puede oscilar localmente en una frecuencia que excede su componente de Fourier más alto. Este intrigante fenómeno permite la producción de ondas extremadamente localizadas que pueden romper la barrera de difracción óptica. En efecto, La superoscilación ha demostrado ser una técnica eficaz para superar la barrera de difracción en la formación de imágenes de superresolución óptica. El problema es que los lóbulos laterales fuertes acompañan a los lóbulos principales de las ondas superoscilatorias, lo que limita el campo de visión y dificulta la aplicación.

    También existen compensaciones entre los lóbulos principales y los lóbulos laterales de los paquetes de ondas superoscilatorias:la reducción del tamaño de la característica superoscilatoria del lóbulo principal tiene el costo de agrandar los lóbulos laterales. Esto sucede principalmente porque la superoscilación es un fenómeno local, sin embargo, el ancho total del paquete de ondas es mayor que el límite de difracción óptica.

    La ingeniería precisa de la interferencia de los campos de luz difractados emitidos por nanoestructuras complejas puede producir máscaras estructurales que permitan una superoscilación óptica significativa. Pero las máscaras estructurales requieren optimización y fabricación compleja, y el campo de luz resultante todavía está limitado por lóbulos laterales de alta intensidad. La producción de ondas superoscilatorias con un tamaño de característica apreciable mientras se mantiene un campo de visión más grande ha sido un desafío hasta ahora.

    Como se informó en Fotónica avanzada , investigadores de la Universidad de Jinan, Guangzhou, Porcelana, desarrolló recientemente una forma de eliminar, hasta cierto punto, las compensaciones involucradas en los paquetes de ondas superoscilatorias. Ellos demuestran tanto experimental como teóricamente, generación de puntos de luz superoscilatorios sin lóbulos laterales.

    Generación de ondas ópticas superoscilatorias sin lóbulos laterales a lo largo de una dimensión. (a) Micrografía electrónica de la muestra utilizada para el experimento. (b) Medición experimental de la propagación en el espacio libre de las ondas superoscilatorias. (c) Distribución de intensidad experimental de la onda de enfoque superoscilante en el plano transversal en z =6.2 μm. (d) Perfiles de intensidad a lo largo del eje y (x =0) de (c). El ancho total a la mitad del máximo se indicó experimentalmente en el panel. La curva azul representa el experimento mientras que la curva roja denota la simulación. Crédito:Hu et al., doi 10.1117 / 1.AP.3.4.045002.

    Un microdisco central con difracción cilíndrica da lugar a un punto de luz superoscilatorio de un tamaño dentro del límite de difracción óptica. Un par de aberturas de bordes afilados aseguran una interferencia constructiva con las ondas de alta frecuencia espacial. Esa interferencia elimina efectivamente los lóbulos laterales a lo largo de un corte simétrico que se puede ajustar en el plano transversal girando las aberturas similares a la luna.

    Según Yanwen Hu, un estudiante de doctorado que trabaja bajo la supervisión de Zhenqiang Chen en el Departamento de Ingeniería Optoelectrónica de la Universidad de Jinan, "Debido a su sencillo diseño, basado en una física clara, la apertura de bordes afilados es un candidato prometedor para la realización de ondas superoscilatorias ".

    Hu explica además que la difracción cilíndrica del microdisco central produce ondas superoscilatorias con formas similares a Bessel. Estas formas permiten que las delicadas estructuras de las ondas superoscilatorias que se propagan en el espacio libre viajen mucho más lejos que las ondas de luz evanescentes. Según Hu, este intrigante efecto de propagación de la superoscilación es prometedor para una posible aplicación en la manipulación de nanopartículas, así como imágenes de superresolución.


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