Fig. 1 Demostración de metalentes GO y su caracterización. (a) Demostración óptica para aguja óptica generada por metalentes GO. (b) Demostración óptica para cuatro puntos focales axiales generados por metalentes GO. (c) Imagen óptica de metalentes GO tomada por un microscopio óptico con un objetivo de × 20, NA =0,5, la barra de escala es de 50 μm. Crédito: Avances optoelectrónicos (2021). DOI:10.29026 / oea.2021.200031
En una nueva publicación de Avances optoelectrónicos , investigadores dirigidos por el profesor Baohua Jia en la Universidad Tecnológica de Swinburne, Victoria, Australia, Profesor Cheng-Wei Qiu de la Universidad Nacional de Singapur, Singapur y el profesor Tian Lan del Instituto de Tecnología de Beijing, Beijing, China consideró la generación de agujas ópticas superesueltas y matriz multifocal utilizando metalentes de óxido de grafeno.
Ultrafino y ligero, las metalentes son cada vez más importantes para su uso en chips fotónicos, biosensores y sistemas de micro imágenes como cámaras de teléfonos inteligentes.
En comparación con las lentes convencionales, las metalentes pueden mejorar la calidad de imagen de las cámaras actuales, mejorando la resolución y eliminando aberraciones esféricas y cromáticas. Se puede usar un único elemento de metalente ultradelgado (menos del grosor de 1/100 de un cabello humano) en lugar de los sistemas de imágenes de elementos múltiples que requieren las lentes convencionales. Debido a la interacción única luz-materia en un plano 2D confinado, Los materiales 2D son ideales para usar con metalentes, reduciendo aún más el espesor requerido de la lente. Materiales de la familia de grafeno 2D, por ejemplo óxidos de grafeno, son estables al aire, tienen muchas aplicaciones, son de bajo costo y fáciles de fabricar a gran escala. Permanecen estables en ambientes extremos, por ejemplo, la órbita terrestre inferior en la industria aeroespacial, también tienen un uso potencial en satélites que reemplazan las lentes voluminosas actuales y mejoran la calidad de las imágenes y reducen los costos de lanzamiento.
Fig.2 (a) Figura esquemática de metalentes GO sobre un sustrato de vidrio, el espesor total es de 200 nm. Cuando se reduce por láser de femtosegundos en el área RGO, el índice de absorción y refracción aumenta mientras que el espesor se reduce a 100 nm. Distribución de intensidad normalizada en el plano x-z a partir del cálculo teórico de la caracterización de enfoque de (b) puntos multifocales axiales metalentes GO y (c) metalentes GO de aguja óptica, respectivamente. Crédito: Avances optoelectrónicos (2021). DOI:10.29026 / oea.2021.200031
Los autores de este artículo desarrollaron metalentes de óxido de grafeno de 200 nm de espesor para generar distribuciones de intensidad focal especializadas. Las metalentes de óxido de grafeno tienen la capacidad de controlar la amplitud de la luz (es decir, transparencia de la lente) y fase (índice de refracción y espesor de la lente) simultáneamente. Esto se diferencia de otras metalentes, que introducen las modulaciones a través de nanofabricación de varios pasos o multinivel de nanoelementos, las modulaciones de las lentes de óxido de grafeno se introducen localmente mediante el proceso de foto-reducción con láser, que convierte el óxido de grafeno en material de grafeno. Durante el proceso de reducción, el material se vuelve más delgado y tiene un índice de refracción y absorción más altos. Basado en las modulaciones simultáneas de fase y amplitud, los autores demuestran un control preciso de las distribuciones de intensidad focal mediante la creación de una aguja óptica ultralarga súper resuelta y una matriz multifocal axial, que son extremadamente desafiantes para otras metalentes.
Las metalentes de óxido de grafeno encontrarán amplias aplicaciones en fotónica integrada y sistemas fotónicos compactos, incluyendo imágenes microscópicas, manipulación óptica y chips fotónicos, y se puede integrar en chips de microfluidos para formar dispositivos biofotónicos de laboratorio en un chip. Esta investigación forma la base para el desarrollo de dispositivos fotónicos integrables ultrafinos basados en grafeno y allana el camino para aplicaciones más amplias. como reemplazar la lente de la cámara del teléfono celular actual permitiendo potencialmente una reducción en el grosor de los teléfonos celulares actuales.
