Los microespejos son espejos de escala micrométrica que se utilizan ampliamente en muchas aplicaciones, principalmente en telecomunicaciones de fibra óptica, escáneres ópticos e instrumentación óptica. Los microespejos se pueden integrar dentro de los chips fotónicos, que pueden verse como las contrapartes en miniatura de los bancos ópticos macroscópicos. En la comunicación óptica, los microespejos son bloques de construcción importantes para acopladores cruzados, atenuadores ópticos variables y láseres sintonizables de cavidad externa. En todas esas aplicaciones, la eficiencia de acoplar la luz dentro y fuera de estos microespejos es un indicador de rendimiento clave que rige la calidad de la señal. En instrumentación, los microespejos también son componentes importantes de los interferómetros ópticos y los resonadores ópticos. En estos casos, la eficiencia de acoplamiento también es un indicador clave de rendimiento que afecta las propiedades metrológicas.

En un artículo de investigación publicado recientemente en el Journal of Optical Microsystems , los investigadores dirigidos por Yasser Sabry de la Universidad Ain Shams de Egipto analizaron el comportamiento de los microespejos en función de diferentes características, como la forma, la altura y la calidad de la superficie. También analizaron el impacto de la desalineación de la luz incidente, considerando tanto la desalineación fuera del eje como la desalineación angular.

La gran mayoría de los microespejos son planos y la altura correspondiente suele estar limitada a 80 μm debido a restricciones de microfabricación. Más allá de este límite, la verticalidad y rugosidad de la superficie grabada se deteriora. Uno tiene que mantener el tamaño del punto de luz más pequeño que la altura del espejo para lograr un rendimiento razonable. Los microespejos más profundos son muy deseables, pero son difíciles de fabricar. Los microespejos curvos son en principio más interesantes que los espejos planos, aunque son más difíciles de fabricar. Muchas técnicas de las que se ha informado recientemente han demostrado la fabricación de tales microespejos con formas tanto en 2D como en 3D. Por lo tanto, los investigadores propusieron un análisis detallado del potencial de estos espejos curvos.

Estudiaron en detalle el acoplamiento en el espacio libre de los haces de luz gaussiana utilizando microespejos planos y curvos. Se analizaron los antecedentes teóricos y los efectos no ideales, como la extensión limitada del microespejo, la asimetría en la curvatura de los microespejos esféricos, los ejes desalineados y las irregularidades de la superficie del microespejo. Las fórmulas derivadas se utilizaron para estudiar y comparar teórica y experimentalmente el comportamiento de microespejos planos (1D), cilíndricos (2D) y esféricos (3D). El análisis se centró en el régimen de dimensiones en el que el radio de curvatura del microespejo curvo es comparable al rango Rayleigh del haz incidente, que también corresponde a un tamaño de punto de referencia.

Los investigadores derivaron coeficientes de acoplamiento de campo y potencia basados ​​en una matriz de transferencia para sistemas microópticos generales, teniendo en cuenta diferentes parámetros de matriz en los planos tangencial y sagital del microsistema, teniendo en cuenta las posibles no idealidades. Presentaron los resultados en términos de cantidades normalizadas de modo que los hallazgos sigan siendo generales y aplicables a diferentes situaciones. Además, se fabricaron microespejos de silicio con formas controladas y se utilizaron para validar experimentalmente la eficiencia de acoplamiento en longitudes de onda visibles e infrarrojas cercanas. + Explora más

Los investigadores prueban experimentalmente la capacidad de un espejo plano para enfocar la luz