Un número creciente de aplicaciones, incluidas las cámaras de los teléfonos inteligentes, dependen de microlentes para mejorar el rendimiento. Una tecnología desarrollada recientemente, llamado catapultado láser, podría hacer que sea mucho más fácil y menos costoso fabricar estas lentes miniaturizadas con propiedades personalizadas, como la forma o el poder de enfoque.

En la revista The Optical Society (OSA) Materiales ópticos Express , Investigadores del Istituto Italiano di Tecnologia en Italia describen su nuevo método de aditivo láser para crear microlentes utilizando un solo pulso de láser. La tecnología incluso permite fabricar conjuntos de microlentes y microlentes directamente en cámaras o células solares.

Las microlentes mejoran el rendimiento de las cámaras y las células solares al concentrar la luz en las áreas más sensibles de los dispositivos. Por ejemplo, Se utilizan ampliamente en las cámaras de teléfonos inteligentes más recientes para aumentar la sensibilidad y la velocidad de imagen en condiciones de poca luz.

"Nuestro enfoque de fabricación simplifica la producción de lentes al tiempo que permite más variedad en el diseño y más flexibilidad en los entornos donde se pueden usar microlentes, "dijo el líder del equipo de investigación Martí Duocastella." Además de aplicaciones completamente nuevas, este método podría dar lugar a nuevas cámaras que adquieran vídeo en condiciones de poca luz, células solares con eficiencia mejorada y microscopios que son mejores para capturar procesos rápidos ".

Catapultando con luz

Aunque las microópticas están disponibles comercialmente, pueden ser prohibitivamente costosos y difíciles de agregar a los dispositivos existentes. Incluso con los métodos tradicionales de fabricación de microlentes, como la fotolitografía, es difícil integrar lentes o hacer arreglos de microlentes muy densamente empaquetados.

Los investigadores desarrollaron la catapulta para superar estas limitaciones. El método utiliza un pulso de láser para extraer y catapultar un micro disco de una película polimérica delgada y dejarlo caer sobre una región definida de interés. Luego, el polímero en el microdisco se calienta para que pueda refluir térmicamente, permitiendo que las fuerzas capilares, las mismas que hacen que las gotas de agua sean esféricas, den forma al microdisco en una lente redonda. Cambiar la forma del rayo láser permite la fabricación de microlentes con diferentes propiedades o formas de enfoque, como rectangular, triangular o circular.

"La catapultación láser conecta los puntos entre los métodos de fabricación existentes basados ​​en láser para resolver problemas con las estrategias actuales de fabricación de microlentes, ", dijo Duocastella." Llena la brecha entre el creciente número de aplicaciones que requieren microlentes y las tecnologías capaces de generar microópticas personalizadas bajo demanda ".

Después de estudiar la relación entre la forma del rayo láser y los microdiscos resultantes, los investigadores exploraron la reproducibilidad, precisión y exactitud de su técnica. Su análisis mostró que el método podría utilizarse para producir microlentes de forma reproducible con radios entre 50 y 250 micrones y una suavidad muy alta. La medición de las propiedades ópticas de las microlentes y las capacidades de recolección de luz de las matrices de microlentes hechas con la técnica mostró que estas microópticas exhibían un rendimiento limitado por difracción. lo que significa que eran tan buenos como lo permite la teoría.

Los investigadores dicen que la catapultación láser podría combinarse con métodos rápidos de modelado de rayos láser para el control sobre la marcha del rendimiento óptico y la forma de microlentes individuales dentro de una matriz.

Captura de procesos biológicos rápidos

Los investigadores planean utilizar la catapultación láser para fabricar microlentes sobre matrices de fotodetectores para poder desarrollar un sistema de microscopía 3D de alta velocidad para caracterizar procesos biológicos muy rápidos. como las comunicaciones neuronales o el tráfico de virus. Las microlentes aumentarán la eficiencia de recolección de luz de los fotodetectores y, por lo tanto, reducirán el tiempo de obtención de imágenes.

"Estas nuevas matrices de fotodetectores ofrecen importantes ventajas en comparación con la microscopía confocal, pero no pueden captar tanta luz como los detectores de un solo punto tradicionales, ", dijo Duocastella." Creemos que las microlentes, y catapultado láser en particular, ayudará a mejorar el rendimiento de estas matrices de fotodetectores y ampliará su uso entre la comunidad de microscopía ".