Hasta la fecha, la dirección del haz se ha basado típicamente en dispositivos mecánicos, como espejos montados en cardán o prismas Risley giratorios, que tienen problemas inherentes, incluyendo gran tamaño, peso, y requisitos de potencia (SWaP), velocidades de escaneo lentas, altos costos de reparación y reemplazo, y tiempos de vida cortos antes de fallas mecánicas. Los chips de refractor óptico electroevanescente orientable (SEEOR) toman la luz láser en el infrarrojo de longitud de onda media (MWIR) como entrada y dirigen el haz a la salida en dos dimensiones sin la necesidad de dispositivos mecánicos. Los SEEOR están pensados para reemplazar las tradicionales barras de dirección mecánicas con mucho más pequeñas, encendedor, dispositivos más rápidos que utilizan cantidades minúsculas de energía eléctrica y tienen una vida útil prolongada porque no tienen partes móviles. Crédito:Jason Myers / EE. UU. Laboratorio de Investigaciones Navales
Los científicos del Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. Han demostrado recientemente una nueva tecnología de dirección de haz no mecánica basada en chips que ofrece una alternativa a los costosos, Escáneres láser de tipo cardán mecánicos engorrosos y, a menudo, poco fiables e ineficientes.
El chip, conocido como refractor óptico electro-evanescente orientable, o SEEOR, toma la luz láser en el infrarrojo de longitud de onda media (MWIR) como entrada y dirige el haz en dos dimensiones en la salida sin necesidad de dispositivos mecánicos, lo que demuestra una capacidad de dirección mejorada y velocidades de exploración más altas que los métodos convencionales.
"Dado el reducido tamaño, peso y consumo de energía y capacidad de dirección continua, esta tecnología representa un camino prometedor para las tecnologías de dirección de haz MWIR, "dijo Jesse Frantz, físico investigador, División de Ciencias Ópticas de NRL. "El mapeo en el rango espectral MWIR demuestra un potencial útil en una variedad de aplicaciones, como la detección de sustancias químicas y el seguimiento de las emisiones de los vertederos, refinerías, y otras instalaciones industriales ".
El SEEOR se basa en una guía de ondas óptica, una estructura que confina la luz en un conjunto de capas delgadas con un grosor total de menos de una décima parte del de un cabello humano. La luz láser entra a través de una faceta y se mueve hacia el núcleo de la guía de ondas. Una vez en la guía de ondas, una parte de la luz se encuentra en una capa de cristal líquido (LC) en la parte superior del núcleo. Un voltaje aplicado al LC a través de una serie de electrodos modelados cambia el índice de refracción (en efecto, la velocidad de la luz dentro del material), en porciones de la guía de ondas, haciendo que la guía de ondas actúe como un prisma variable. El diseño cuidadoso de las guías de ondas y los electrodos permite que este cambio de índice de refracción se traduzca en una dirección continua y de alta velocidad en dos dimensiones.
Los SEEOR se desarrollaron originalmente para manipular la luz infrarroja de onda corta (SWIR), la misma parte del espectro que se usa para las telecomunicaciones, y han encontrado aplicaciones en sistemas de guía para automóviles autónomos.
"Hacer un SEEOR que funcione en el MWIR fue un gran desafío, "Frantz dijo." Los materiales ópticos más comunes no transmiten luz MWIR o son incompatibles con la arquitectura de la guía de ondas, así que desarrollar estos dispositivos requirió un tour de force de ingeniería de materiales ".
Para lograr esto, los investigadores de NRL diseñaron nuevas estructuras de guías de ondas y LC que son transparentes en el MWIR, nuevas formas de modelar estos materiales, y nuevas formas de inducir la alineación en los LC sin absorber demasiada luz. Este desarrollo combinó esfuerzos en múltiples divisiones de NRL, incluida la División de Ciencias Ópticas para materiales MWIR, diseño y fabricación de guías de ondas, y el Centro de Ciencias e Ingeniería Bio / Molecular para la química sintética y la tecnología de cristal líquido.
Los SEEOR resultantes pudieron dirigir la luz MWIR a través de un rango angular de 14 ° × 0,6 °. Los investigadores ahora están trabajando en formas de aumentar este rango angular y extender la porción del espectro óptico donde los SEEOR funcionan aún más. Los detalles completos de esta investigación se pueden encontrar en la edición de diciembre de 2018 de la Revista de la Optical Society of America .
