Las metasuperficies dieléctricas representan una de las direcciones de investigación y aplicación de vanguardia en óptica. No sólo poseen la ventaja de una baja pérdida, sino que también permiten la realización de espesores de dispositivos en escalas inferiores a las longitudes de onda. Además, pueden modular libremente la luz en múltiples dimensiones, como amplitud, fase y polarización.
Esta capacidad, de la que carece la óptica tradicional, tiene una importancia significativa para la integración, miniaturización y escalamiento de futuros sistemas ópticos. En consecuencia, las metasuperficies dieléctricas han atraído una atención industrial cada vez mayor. En un estudio publicado en la revista Advanced Devices &Instrumentation , el equipo del profesor Daping Chu de la Universidad de Cambridge desarrolló una nueva metasuperficie dieléctrica sintonizable basada en cristal líquido.
Al aprovechar el efecto de alineación inherente de la metasuperficie dieléctrica sobre los cristales líquidos además de sus propiedades controlables eléctricamente, se elimina la necesidad de materiales de capa de alineación de cristal líquido y procesos relacionados, ahorrando así tiempo y costos de fabricación del dispositivo. Esto tiene implicaciones prácticas para dispositivos como el cristal líquido sobre silicio (LCoS).
El equipo de investigación investigó cuantitativamente la fuerza del efecto de alineación de la propia metasuperficie sobre los cristales líquidos midiendo la transmitancia del dispositivo en diferentes ángulos. Obtuvieron una relación de contraste de 25,6 entre brillo y oscuridad.
Al mismo tiempo, el equipo de investigación también logró durante los experimentos una profundidad de modulación del 94% en la banda de longitud de onda de comunicación del infrarrojo cercano.
Este estudio propone una nueva metasuperficie controlada eléctricamente basada en cristal líquido. Al aprovechar el efecto de alineación inherente de la metasuperficie en los cristales líquidos, se elimina el proceso de alineación presente en los dispositivos de cristal líquido tradicionales, ofreciendo así un valor económico significativo a los dispositivos de cristal líquido tradicionales.
Además, debido a la naturaleza de sublongitud de onda de la metasuperficie, en teoría el dispositivo puede hacerse extremadamente delgado, mejorando efectivamente la velocidad de respuesta y la resolución del dispositivo de cristal líquido. Los dispositivos de cristal líquido integrados con metasuperficies tienen un valor de investigación crucial para los dispositivos de cristal líquido tradicionales como LCoS.
Más información: Xin Chang et al, Metaátomos dieléctricos con efecto de alineación de cristal líquido para metasuperficie sintonizable eléctricamente, Dispositivos e instrumentación avanzados (2024). DOI:10.34133/adi.0040
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