Los investigadores de SEAS han desarrollado la primera lente plana que funciona dentro de un ancho de banda continuo de colores, de azul a verde. Este ancho de banda, cerca de la de un LED, allana el camino para nuevas aplicaciones en imágenes, espectroscopía y detección. (Imagen cortesía de Vyshakh Sanjeev / Harvard SEAS). Crédito:Universidad de Harvard
El verano pasado, investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson anunciaron una nueva, Lente plana que puede enfocar la luz con alta eficiencia dentro del espectro visible. La lente utilizó una matriz ultrafina de nanopilares para doblar y enfocar la luz a medida que pasaba.
El anuncio fue aclamado como un gran avance en óptica y fue nombrado uno de los principales descubrimientos de Science Magazine de 2016.
Pero la lente tenía una limitación:solo podía enfocar un color a la vez.
Ahora, el mismo equipo ha desarrollado la primera lente plana que funciona dentro de un ancho de banda continuo de colores, de azul a verde. Este ancho de banda, cerca de la de un LED, allana el camino para nuevas aplicaciones en imágenes, espectroscopía y detección.
La investigación se publica en Nano letras .
Uno de los mayores desafíos en el desarrollo de un piso, La lente de banda ancha ha estado corrigiendo la dispersión cromática, el fenómeno en el que diferentes longitudes de onda de luz se enfocan a diferentes distancias de la lente.
"Los lentes tradicionales para microscopios y cámaras, incluidos los de teléfonos celulares y computadoras portátiles, requieren múltiples lentes curvas para corregir las aberraciones cromáticas, que agrega peso, espesor y complejidad, "dijo Federico Capasso, Profesor Robert L. Wallace de Física Aplicada e investigador principal de Vinton Hayes en Ingeniería Eléctrica. "Nuestras nuevas e innovadoras metalentes planas tienen incorporadas correcciones de aberraciones cromáticas, por lo que se requiere una sola lente".
Una imagen de microscopio electrónico de barrido muestra una vista lateral de los metalentes, con nanopilares optimizados para enfocar colores sin dispersión cromática. Barra de escala:200 nm. Crédito:Capasso Lab / Havard SEAS
La corrección de la dispersión cromática, conocida como ingeniería de dispersión, es un tema crucial en óptica, y un requisito de diseño importante en cualquier sistema óptico que se ocupe de la luz de diferentes colores. La capacidad de controlar la dispersión cromática de las lentes planas amplía sus aplicaciones e introduce nuevas aplicaciones que aún no han sido posibles.
"Al aprovechar los aspectos cromáticos, podemos tener aún más control sobre la luz, "dijo Reza Khorasaninejad, investigador asociado del Capasso Lab y primer autor del artículo. "Aquí, demostramos lentes planas acromáticas y también inventamos un nuevo tipo de lente plana con dispersión cromática inversa. Demostramos que uno puede romper con las limitaciones de la óptica convencional, ofreciendo nuevas oportunidades sólo limitadas por la imaginación del diseñador ".
Para diseñar una lente acromática, una lente sin dispersión cromática, el equipo optimizó la forma, ancho, distancia, y altura de los nanopilares que forman el corazón de las metalentes. Como en investigaciones anteriores, los investigadores utilizaron abundante dióxido de titanio para crear la matriz a nanoescala.
Esta estructura permite a las metalentes enfocar longitudes de onda de 490 nm a 550 nm, básicamente de azul a verde, sin ninguna dispersión cromática.
"Este método de ingeniería de dispersión se puede utilizar para diseñar varios componentes ultrafinos con el rendimiento deseado, "dijo Zhujun Shi, estudiante de doctorado en el Capasso Lab y coautor del artículo. "Esta plataforma se basa en la litografía de un solo paso y es compatible con la técnica de fabricación de alto rendimiento, como la nanoimpresión".
La Oficina de Desarrollo Tecnológico de Harvard ha presentado solicitudes de patente sobre una cartera de tecnologías de lentes planas y está trabajando en estrecha colaboración con Capasso y miembros de su grupo de investigación para catalizar la comercialización de esta tecnología a través de una empresa de nueva creación.
