- El desorden controlado permite múltiples funciones ópticas dentro de un solo dispositivo compacto
- Las metasuperficies en mosaico reducen los requisitos de espacio para tareas complejas de manipulación de la luz
- Once funciones ópticas funcionan simultáneamente en una superficie diseñada
Investigadores de la Universidad de Monash han derribado una idea de larga data en óptica sobre cómo el desorden controlado puede hacer que los dispositivos ópticos sean más potentes.
El equipo desarrolló una nueva clase de “metasuperficies de mosaico distorsionadas” capaces de realizar múltiples funciones ópticas simultáneamente dentro de un solo dispositivo.
En lugar de organizar cuidadosamente las estructuras en perfecto orden, los investigadores las extendieron en un patrón similar a un mosaico.
El artículo continúa a continuación.
Cómo un diseño de mosaico ofrece más funciones en el mismo espacio
“El desorden suele ser algo que los ingenieros intentan eliminar”, dijo el Dr. Haoran Ren. “Pero descubrimos que si se diseñan con cuidado, lo que estos dispositivos pueden hacer en realidad es aumentar el desorden”.
Las metasuperficies tradicionales enfrentan una limitación importante: cada dispositivo normalmente realiza solo una función.
Este nuevo método utiliza una disposición en forma de “mosaico” distorsionada de pequeños elementos que controlan la luz conocidos como metapíxeles.
Los investigadores han demostrado que esto puede reducir drásticamente el área requerida para cualquier función, liberando espacio para capacidades adicionales.
“Piense en ello como una ciudad”, dice el Dr. Chi Lee. “Los diseños tradicionales dan una función a todo el espacio. Lo que hemos hecho es rediseñar el ‘plan urbano’ para que múltiples funciones puedan coexistir de manera eficiente”.
Como prueba de concepto, el equipo desarrolló un nuevo tipo de lente óptica que funciona en una amplia gama de longitudes de onda de 1200 a 1400 nm.
Su dispositivo integra 11 funciones ópticas distintas en una sola superficie, lo que le permite enfocar constantemente la luz en diferentes colores sin distorsión natural.
El equipo también demostró la capacidad de capturar información detallada sobre la polarización de la luz en una sola medición.
Anteriormente, este tipo de análisis requería múltiples mediciones o equipos especializados: los dispositivos ópticos compactos y versátiles pueden transformar la infraestructura de telecomunicaciones, haciéndola más rápida y eficiente.
El diagnóstico biomédico, la detección ambiental y la obtención de imágenes espaciales también se beneficiarán de sistemas ópticos más pequeños y más capaces.
La plataforma ofrece a los investigadores una forma escalable de integrar muchas funciones ópticas en un único dispositivo compacto.
Al demostrar que el desorden puede superar al orden, la investigación cuestiona una suposición fundamental en toda la fotónica.
“A veces, las innovaciones más poderosas provienen de cuestionar lo que sabemos”, dijo el Dr. Ren.
La investigación se llevó a cabo en el Laboratorio de Nanofotónica de Monash con contribuciones adicionales de la Universidad de Exeter y la Universidad de Witwatersrand.
Sigue siendo una cuestión abierta si estos avances de laboratorio pueden escalar a la producción comercial.
Aún así, el cambio conceptual del orden perfecto al desorden diseñado abre una nueva dirección para la fotónica que, en última instancia, podría ofrecer una banda ancha mejor y más rápida.
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