En las últimas décadas, se han producido importantes avances en el control de la estructura de la luz. Por ejemplo, en 1979, Berry y sus colegas predijeron un tipo de haz especial llamado haces Airy (AB), que exhiben autoaceleración y autoflexión sin difracción. Y en 1987, J. Durnin creó los haces de Bessel (BB), una solución especial a la ecuación de onda que puede suprimir la difracción. Estos descubrimientos han hecho grandes avances tanto en la óptica fundamental como en sus aplicaciones.

Sin embargo, los dispositivos para modular campos de luz no difractantes suelen ser voluminosos y tienen limitaciones tales como baja resolución y dificultad para codificar el perfil de fase. El desarrollo de metasuperficies ha traído nuevos cambios, utilizando la disposición precisa de conjuntos de antenas a nanoescala para miniaturizar dispositivos ópticos y lograr un control multidimensional de los campos de luz a través de su birrefringencia. Esta tecnología se considera un facilitador clave para el desarrollo de plataformas fotónicas integradas de próxima generación.

Recientemente, nuestro equipo ha logrado avances en esta área. Reconstruimos con éxito el campo de luz no difractante a lo largo de la ruta de propagación, observando la transformación natural de haces circulares de Airy (CAB) en BB después de propagarse una distancia.

Esta investigación fue posible gracias a nuestro mecanismo propuesto de control conjunto de fase local-global, que nos permite no solo modular el gradiente de fase radial, sino también facilitar la codificación de campos ópticos más complejos y no difractantes. El trabajo está publicado en la revista Laser &Photonics Reviews. .

Descompusimos el problema 2D en la integración de funciones de fase 1D y la superposición de funciones de fase 2D, como se muestra en la Figura 1b. Ilustramos vívidamente este proceso utilizando análisis teóricos y técnicas de trazado de rayos, refiriéndonos a ellos como los "Transformadores" del dominio óptico, como se muestra en la Figura 2.

Después de la modulación de la metasuperficie, la luz dispersada converge en AB transparentes, que se superponen para formar BB no difractantes. Además, al aprovechar el potencial de las nanoantenas birrefringentes triples, introdujimos nuevas técnicas para estructurar campos de luz, duplicando el número de tipos de campos de luz a seis (Figura 3). Finalmente, demostramos la alta tolerancia de nuestro dispositivo a los defectos de fabricación (Figura 4).

En resumen, esta investigación representa no solo un paso fundamental en el uso de luz no difractante y la mejora de la multifuncionalidad de las metasuperficies, sino que también sienta una base sólida para el avance de plataformas nanoópticas avanzadas en chips y tecnologías de fabricación innovadoras. Esto tiene importantes implicaciones para el desarrollo del campo óptico, impulsando el rendimiento y la funcionalidad de los dispositivos ópticos a nuevas alturas.

Esta historia es parte de Science X Dialog, donde los investigadores pueden informar los hallazgos de sus artículos de investigación publicados. Visite esta página para obtener información sobre Science X Dialog y cómo participar.