Los dispositivos ópticos son fundamentales en diversas aplicaciones militares y civiles, mientras que los dispositivos ópticos tradicionales son voluminosos y pesados porque se basan en la acumulación de fase en un camino óptico largo. En un artículo publicado en Avances de la ciencia , El profesor Xiangang Luo de la Academia de Ciencias de China y sus colaboradores han demostrado ahora que se pueden construir dispositivos ópticos ultrafinos y ligeros utilizando catenarias de nanoestructuras. que se usaban típicamente en arquitectura para construir puentes y arcos increíbles.
La catenaria es la curva que asume una cadena suspendida por su propio peso. Es una "verdadera forma matemática y mecánica" en arquitectura, descrito por Robert Hooke en la década de 1670. La catenaria se encuentra en muchas circunstancias. Por ejemplo, la seda de una telaraña forma múltiples catenarias elásticas. Los investigadores ahora utilizan estructuras ópticas en forma de catenaria para convertir la luz polarizada circularmente en un haz de fase helicoidal que lleva un perfil de fase lineal geométrico. Similar a la "catenaria de igual fuerza, "el gradiente de fase de la catenaria óptica es igual en todas partes, que es un resultado directo de su forma geométrica especial. La estructura de catenaria tiene aplicaciones en óptica, arquitectura, y muchas otras disciplinas. "Es un resultado directo de que pudimos construir dispositivos ópticos novedosos con una gran similitud con las estructuras que ocurren en el mundo natural, "Dice el profesor Luo.
Muchos métodos anteriores utilizan nanoestructuras discretas para generar una distribución de fase de variantes espaciales. Las estructuras discretas conducen a una fuerte resonancia, lo que hace que el ancho de banda operativo de estas muestras sea limitado. Por lo tanto, el grupo del profesor Luo utiliza las estructuras de catenaria continua para obtener un ancho de banda mucho más amplio. Demostraron que el momento angular orbital de banda ancha (OAM) podría lograrse mediante el uso de la matriz de catenaria. El ancho de banda operativo de los dispositivos podría cubrir todo el espectro electromagnético, incluido el microondas. terahercios infrarrojo, y el régimen visible.
Las catenarias podrían usarse como un bloque de construcción único para las metasuperficies ópticas, que se cree que son la clave para los sistemas ópticos integrados de próxima generación. De acuerdo con la ley de reflexión y refracción asistida por metasuperficie, muchos elementos ópticos novedosos, como lentes planas, axicones, y prismas, podría obtenerse con un rendimiento mucho más allá de sus contrapartes tradicionales.
