Imágenes de un objetivo de resolución de la Fuerza Aérea de EE. UU. una prueba de resolución óptica microscópica, imagen con (izquierda) y sin (derecha) el metacorrector. El ancho de línea de la primera línea del grupo 7 del objetivo de resolución es de 3,91 micrómetros. La barra de escala es de 25 micrómetros. Crédito:Capasso Lab / Harvard SEAS
Los sistemas ópticos actuales, desde las cámaras de los teléfonos inteligentes hasta los microscopios de última generación, utilizan tecnología que no ha cambiado mucho desde mediados del siglo XVIII. Lentes compuestas, inventado alrededor de 1730, Corrija las aberraciones cromáticas que hacen que las lentes enfoquen diferentes longitudes de onda de luz en diferentes puntos. Si bien es efectivo, estas lentes multimaterial son voluminosas, costoso, y requieren un pulido o moldeado de precisión y una alineación óptica muy cuidadosa. Ahora, Un grupo de investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson se pregunta:¿No es hora de una actualización?
Los investigadores de SEAS han desarrollado un llamado metacorrector, una superficie de nanoestructuras de capa única que puede corregir las aberraciones cromáticas en todo el espectro visible y puede incorporarse en sistemas ópticos comerciales, desde lentes simples hasta microscopios de alta gama. El metacorrector eliminó las aberraciones cromáticas en una lente comercial en todo el espectro de luz visible. El dispositivo también funciona para objetivos supercomplejos con hasta 14 lentes convencionales, utilizado en microscopios de alta resolución.
La investigación se describe en Nano letras .
"Nuestra tecnología de metacorrectores puede funcionar en conjunto con los componentes ópticos refractivos tradicionales para mejorar el rendimiento y, al mismo tiempo, reducir significativamente la complejidad y la huella del sistema, para una amplia gama de aplicaciones de alto volumen ", dijo Federico Capasso, el profesor Robert L. Wallace de física aplicada y el investigador principal Vinton Hayes en ingeniería eléctrica en SEAS y autor principal del artículo.
En investigaciones anteriores, Capasso y su equipo demostraron que las metasuperficies, matrices de nanopilares espaciados a menos de una longitud de onda, se puede utilizar para manipular la fase, amplitud y polarización de la luz y permiten nuevas, dispositivos ópticos ultracompactos, incluyendo lentes planas. Esta investigación utiliza los mismos principios para sintonizar y controlar el índice de refracción efectivo de cada nanopilar para que todas las longitudes de onda sean llevadas por el metacorrector al mismo punto focal.
Imagen SEM del metacorrector. El índice de refracción de cada nanopilar se puede ajustar y controlar para que todas las longitudes de onda se lleven al mismo punto focal. Crédito:Harvard SEAS
“Puedes imaginar la luz como diferentes paquetes que se entregan a diferentes velocidades a medida que se propaga en los nanopilares. Hemos diseñado los nanopilares para que todos estos paquetes lleguen al punto focal al mismo tiempo y con el mismo ancho temporal, "dijo Wei Ting Chen, investigador asociado en física aplicada en SEAS y primer autor del artículo.
"El uso de metacorrectores es fundamentalmente diferente de los métodos convencionales de corrección de aberraciones, como la conexión en cascada de componentes ópticos refractivos o el uso de elementos difractivos, ya que se trata de ingeniería de nanoestructuras, "dijo Alexander Zhu, estudiante de posgrado en SEAS y coautor del estudio. "Esto significa que podemos ir más allá de las limitaciones de material de las lentes y tener un rendimiento mucho mejor".
Próximo, los investigadores tienen como objetivo aumentar la eficiencia de los dispositivos ópticos en miniatura y de gama alta.
La Oficina de Desarrollo Tecnológico de Harvard ha protegido la propiedad intelectual relacionada con este proyecto y está explorando oportunidades de comercialización.
