Investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson han desarrollado un componente óptico plano que es simultáneamente una metalens, un objetivo de microscopio que puede resolver detalles más pequeños que una longitud de onda de luz, y un vórtice óptico y un generador de hologramas. Cada función está controlada por una longitud de onda de luz diferente.

"El gran avance de este nuevo dispositivo óptico plano es que puede cambiar radicalmente su función en función de la longitud de onda de la luz que refleja, "dijo Federico Capasso, el profesor Robert Wallace de física aplicada en SEAS y autor principal de la investigación. "Al vincular la funcionalidad a la longitud de onda, hemos abierto toda una gama de nuevas posibilidades para las metasuperficies ".

La investigación fue publicada en Nano letras .

"En esta investigación, desacoplamos funciones en diferentes longitudes de onda, "dijo Zhujun Shi, primer autor del artículo y estudiante de posgrado en SEAS. "En comparación con los dispositivos ópticos planos anteriores, este dispositivo tiene un grado adicional de libertad que puede sintonizar en diferentes longitudes de onda. Por ejemplo, a un color, esta lente se comporta como una metalente tradicional pero en otra longitud de onda, genera un haz de vórtice ".

La Oficina de Desarrollo Tecnológico de Harvard ha protegido la propiedad intelectual relacionada con este proyecto y está explorando oportunidades de comercialización.

La lente se basa en tecnología anterior desarrollada en Capasso Lab, que usaba diferente luz polarizada para cambiar la función de una lente. Pero dado que solo hay dos formas de luz polarizada circularmente, en sentido horario o antihorario, los investigadores solo pudieron incrustar dos funciones diferentes en la metasuperficie.

"Al controlar la función del dispositivo con la longitud de onda, en lugar de la polarización que está ligada a dos estados, hemos aumentado drásticamente la capacidad de información de la lente, "dijo Mohammadreza Khorasaninejad, co-primer autor del artículo y ex becario postdoctoral en el Capasso Lab. "Con esta tecnología, demostramos una metalens acromática en azul, verde, longitudes de onda amarillas y rojas, dos generadores de haz, y un holograma a todo color ".

Si bien esta no es la primera lente que vincula la función a la longitud de onda, es el más eficiente. Las metalentes anteriores dependientes de la longitud de onda codificaban diferentes funciones en diferentes áreas de la superficie; por ejemplo, la luz roja se enfocaría en un cuadrante y la luz azul en otro.

Con esta tecnología, Shi y el resto del equipo diseñaron los elementos ópticos a nanoescala individuales para incorporar la funcionalidad a nivel local, en toda la lente.

"Al codificar todo localmente, en una sola capa, Mejoramos la eficiencia del 8 por ciento demostrado en metasuperficies dependientes de la longitud de onda anteriores a más del 30 por ciento, "dijo Yao-Wei Huang, co-primer autor del artículo y becario postdoctoral en SEAS.

Próximo, el equipo tiene como objetivo mejorar aún más esa eficiencia y desarrollar una transmisión, en lugar de una lente reflectante.