(Phys.org) —Los investigadores han diseñado una lente óptica que exhibe dos propiedades que hasta ahora no se han demostrado juntas:autoenfoque y un efecto óptico llamado efecto Talbot que crea patrones de luz repetidos. Los investigadores demostraron que la combinación de estas dos propiedades se puede utilizar para transferir una señal digital codificada sin pérdida de información. que tiene aplicaciones potenciales para realizar sistemas de comunicaciones ópticas altamente eficientes.

Los científicos, Xiangyang Wang y Hui Liu en la Universidad de Nanjing, Huanyang Chen en la Universidad de Xiamen, junto con sus coautores, han publicado un artículo sobre la nueva lente, llamado "lente conformada, "en un número reciente de Cartas de revisión física .

Este tipo de lente conformada, que también se conoce como lente Mikaeliana, surgió del campo de la óptica de transformación, que se basa en la idea de que las lentes pueden dirigir la luz en analogía con la forma en que la geometría curva del espacio-tiempo dobla la luz en la relatividad general.

El objetivo principal del estudio fue diseñar una lente conforme que funcione simultáneamente en dos regímenes diferentes:el régimen de geometría óptica, en el que la luz se trata como una partícula, y el régimen de óptica ondulatoria, lo que también explica las propiedades ondulantes de la luz.

Trabajar en ambos regímenes es un desafío porque los dos regímenes tienen dos requisitos aparentemente opuestos para el tamaño de las longitudes de onda de trabajo. Por un lado, las longitudes de onda de trabajo deben ser mucho más pequeñas que el tamaño de la lente, pero al mismo tiempo deben ser más grandes que las unidades básicas que componen la lente.

Para abordar este desafío, los investigadores comenzaron con una lente de ojo de pez de Maxwell, que se remonta a la década de 1850, como base para la lente conforme. Explicaron que tratar de realizar una lente con las propiedades deseadas utilizando la óptica de transformación convencional es muy desafiante, en parte debido a sus demandas en un medio tridimensional. Por otra parte, La óptica de transformación conforme impone exigencias a un medio bidimensional, lo que facilita los requisitos de fabricación.

"Aunque la óptica de transformación se puede utilizar para diseñar muchos dispositivos ópticos novedosos, Suele ser muy difícil de usar en sistemas prácticos, especialmente en el régimen visible, "Liu dijo Phys.org . "En nuestro trabajo, hemos establecido una plataforma de experimentos factible para obtener dispositivos ópticos de transformación de conformación ".

Después de construir la lente conforme, los investigadores demostraron que la lente exhibe autoenfoque, que es una propiedad de la óptica geométrica, y el efecto Talbot, que es una propiedad de la óptica ondulatoria. De este modo, el dispositivo conecta los dos dominios distintos de la óptica geométrica y la óptica ondulatoria.

Lo más interesante para las posibles aplicaciones es que el efecto Talbot conforme que se muestra aquí es muy diferente del efecto Talbot ordinario en otros medios debido a la propiedad adicional de autoenfoque. Una de las mayores diferencias es que a diferencia del efecto Talbot ordinario que experimenta difracción de límites, el efecto Talbot conforme no lo hace.

Como resultado de su falta de difracción, El efecto Talbot conforme se puede utilizar para transferir patrones ópticos codificados a largas distancias con una cantidad muy pequeña de distorsión. Los investigadores esperan que esta capacidad pueda conducir a un método altamente eficiente de transferir información digital en futuros sistemas de comunicación óptica de alta velocidad sin pérdida de información.

"Podemos enviar un flujo de dígitos ópticos '0' y '1' mediante comunicación paralela, que es mucho más rápido que la comunicación en serie utilizada en guías de ondas ópticas o fibras ópticas regulares, "Dijo Liu." El efecto Talbot conforme puede ayudar a reducir los errores de transmisión debido a sus propiedades no difractivas y al buen autoenfoque de los patrones de campo ".

En el futuro, los investigadores planean explorar varias aplicaciones potenciales de la óptica de transformación conforme, como diseñar nuevos chips fotónicos integrados que puedan transportar y procesar información en circuitos microópticos. Estos "chips fotónicos conformes" pueden ser usados ​​algún día en futuras computadoras cuánticas.

"Esperamos que la óptica de transformación conforme se pueda usar en simuladores cuánticos y computadoras cuánticas en el futuro," ", Dijo Chen." También planeamos imitar los efectos cuánticos en el espacio curvo de la relatividad general utilizando la óptica de transformación conforme, como el horizonte de un agujero negro y la radiación de Hawking ".

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