Metalentes integrados de cristal líquido. Crédito:Zhixiong Shen et al., Universidad de Nanjing.
El desarrollo de las metasuperficies abrió un horizonte para el avance de la óptica plana. Entre los metadispositivos, el metalente ha atraído una amplia atención para aplicaciones prácticas en imágenes y espectroscopía, ya que proporciona manipulaciones de frente de onda multifuncionales para un mejor enfoque.
Como parte de la tendencia de miniaturización e integración de sistemas fotónicos, las metalentes están reemplazando las lentes refractivas tradicionales hechas de cristales o polímeros pulidos. Pero sus funciones permanecen estáticas. La perspectiva de realizar metalentes activos ha motivado la introducción de materiales con propiedades especiales, como bifocales intercambiables o distancias focales discretas. Hasta hace poco, manipulación dinámica de metalentes, dispersión cromática especialmente sintonizable, ha permanecido fuera de su alcance.
Enfoque dinámico con un solo metalente
Las metalentes están plagadas de no enfocar todos los colores en el mismo punto, que se conoce como aberración cromática. Superar la aberración cromática es una preocupación vital para mejorar la resolución en imágenes a todo color e hiperespectrales. De lo contrario, para análisis espectrográfico y aplicaciones tomográficas, La dispersión cromática ayuda a separar los puntos focales para diferentes frecuencias para evitar la diafonía.
La capacidad de manipular la dispersión cromática de forma dinámica con un solo metalente promovería la integración del sistema y la versatilidad funcional.
Caracterizaciones estructurales y de campo lejano en THz de las metalentes integradas por LC:(a) Micrografía SEM de la metasuperficie dieléctrica parcial. (b) Micrografía de las LC con fotopatrones parciales bajo polarizadores cruzados. Las barras de escala en (a) y (b) indican 100 y 500 μm, respectivamente. (c) Longitudes focales simuladas y medidas de las metalentes de 0,9 a 1,4 THz con / sin sesgo saturado (75 Vrms). (d) Obtención de imágenes de una máscara de "cara sonriente" utilizando este metalente en el estado de polarización desactivada. La imagen se revela claramente dentro de la banda ancha diseñada debido al enfoque acromático. (e) Imágenes de la misma máscara con un sesgo saturado en las CL. La distorsión a frecuencias más bajas se debe a la desviación de la distancia focal de la acromática. Crédito:Zhixiong Shen et al., Universidad de Nanjing.
Cristal líquido con foto estampada
Un equipo de investigación de la Universidad de Nanjing demostró recientemente la manipulación activa de la dispersión cromática, lograr un enfoque acromático dentro de una banda ancha designada. Como se informó en la revisión por pares, revista de acceso abierto Fotónica avanzada , el equipo integró un cristal líquido con un patrón fotográfico en una metasuperficie dieléctrica. En su diseño, la metasuperficie genera una dispersión de fase lineal-resonante, lo que significa que el frente de fase de la onda transmitida se retrasa linealmente por la metasuperficie dieléctrica. El cristal líquido (LC) es responsable de generar una modulación de fase geométrica independiente de la frecuencia.
El equipo verificó el control de la aberración cromática de la lente combinada y demostró un efecto de contraste de imágenes de banda ancha dinámico significativo. El diseño se puede extender a otros metadispositivos activos; como ejemplo, el equipo presentó un deflector de haz con dispersión controlable. "La combinación de la flexibilidad de los metadispositivos con las características electroópticas de banda ancha de los cristales líquidos hace que el diseño sea competente para el control del frente de onda desde las longitudes de onda visibles hasta los THz y las microondas, "comentó el autor principal, el profesor Yanqing Lu, de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Nanjing.
Colega de Lu en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, el también autor principal, el profesor Wei Hu, notas "Anticipamos que los metadispositivos integrados de cristal líquido darán origen a una variedad de elementos fotónicos planos activos para mejorar la flexibilidad funcional de los sistemas ópticos".
