Una metasuperficie comprende una serie de nanofinas y se comporta como una lente bifocal ultrafina. Crédito:KAUST
La superposición de dos capas de película con un patrón de una matriz de nanoescala puede manipular la propagación de la luz para crear una poderosa lente ultrafina.
Las películas nanoestructuradas ultrafinas que controlan la propagación de la luz proporcionan una forma de integrar componentes ópticos en dispositivos electrónicos portátiles y portátiles. Retorcer una pila de películas de este tipo ofrece un medio sencillo para controlar su comportamiento y rendimiento. Muestra la investigación de KAUST.
Una superficie modelada con una serie de estructuras a escala nanométrica puede cambiar las propiedades de la luz que la atraviesa. Cada elemento de la matriz se comporta como una pequeña antena que controla la fase local de la luz; esa es la posición relativa de la onda de luz en su ciclo oscilatorio. Estas capas ultrafinas se denominan metalentes porque pueden enfocar la luz como una convencional, aunque mucho más grueso, lente de cristal, siendo más funcional.
"Esta tecnología puede dar forma arbitrariamente a la luz píxel a píxel, lo cual es imposible para lentes convencionales debido a limitaciones de fabricación, "dice el estudiante graduado Ronghui Lin." La tecnología de metalentes tiene el potencial de reemplazar los enormes conjuntos de lentes utilizados en las cámaras réflex profesionales con lentes tan finos como una postal ".
Un desafío en el desarrollo de metalentes multifuncionales es su eficiencia limitada. Una forma posible de mejorar esto es apilar las metalentes. Al hacer esto, Lin y su supervisor, Xiaohang Li, descubrió que se puede habilitar un nuevo fenómeno cuando una metalente se coloca encima de otra.
Se puede formar un patrón de Moiré cuando dos matrices se superponen y giran. Crédito:KAUST
El equipo observó un metalente con una superficie cubierta por una serie de aletas o cilindros con una sección transversal elíptica. Variando la orientación relativa de estas aletas, la lente puede agregar una fase geométrica a la luz entrante polarizada circularmente. "Considere la rotación de las manecillas de un reloj, que vuelven al mismo lugar todos los días, "explica Lin." El ángulo de rotación de estas nanaletas funciona de manera similar. Cuando la luz atraviesa estas estructuras, su fase o 'tiempo' se cambia ". El grado de cambio depende de la rotación de la nanofina. Esta es una herramienta poderosa para manipular la luz polarizada circularmente.
Lin y Li utilizaron un método matemático llamado simulaciones en el dominio del tiempo de diferencia finita para modelar la propagación de la luz en un sistema de metalentes que comprende dos elementos de fase apilados. Sus resultados mostraron que al torcer la alineación relativa de las dos capas, Se puede observar un fenómeno similar al efecto Moiré (ver imagen a continuación). El equipo utilizó este fenómeno para desarrollar un metalente bifocal con una relación de intensidad y distancia focal controlable. "Creemos que esta arquitectura de metalentes multicapa también podría aplicarse a otros sistemas y lograr funcionalidades más complicadas, "dice Lin.
