El vidrio pulido ha estado en el centro de los sistemas de imágenes durante siglos. Su curvatura exacta
Cambie el enfoque para ver claramente en todos estosescala, generalmente requiere el movimiento físico de la lente inclinándola, deslizándola o moviéndola de otra manera, generalmente usando las partes mecánicas que componen la mayoría de los microscopios y telescopios.
Los investigadores grabaron la superficie del material.estructuras diminutas, con dibujos precisos que funcionan juntas como una metasuperficie, refractando o reflejando la luz de una manera única. Cuando las propiedades del material cambian, la función óptica de la metasuperficie cambia en consecuencia. En este caso, cuando el material está a temperatura ambiente, la metasuperficie enfoca la luz para crear una imagen clara del objeto a cierta distancia. Cuando el material se calienta, su estructura atómica cambia y, en respuesta, la metasuperficie redirige la luz para enfocarse en un objeto más distante.
Así, los nuevos metalentes activos puedenajuste el enfoque sin necesidad de elementos mecánicos voluminosos. El nuevo diseño, que actualmente permite la obtención de imágenes infrarrojas, podría permitir dispositivos ópticos más flexibles como cámaras termográficas en miniatura para drones, cámaras térmicas ultracompactas para teléfonos móviles y gafas de visión nocturna de perfil bajo.
“Nuestro resultado muestra que nuestroUna lente ultrafina y ajustable sin partes móviles puede proporcionar imágenes sin aberraciones de objetos superpuestos ubicados a diferentes profundidades, rivalizando con los voluminosos sistemas ópticos tradicionales".
Tian Gu es científico investigador del Laboratorio de Investigación de Materiales del Instituto Tecnológico de Massachusetts.
La nueva lente está hecha de un material con variablefase, que el equipo produjo modificando el material comúnmente utilizado en CD y DVD regrabables. Llamado GST, está compuesto de germanio, antimonio y telurio, y su estructura interna cambia cuando se calienta con pulsos de láser. Esto permite que el material cambie entre estados transparentes y opacos, un mecanismo que le permite escribir, borrar y sobrescribir datos almacenados en CD.
A principios de este año, los investigadores informaronla adición de otro elemento, selenio, al GST para crear un nuevo material de cambio de fase llamado GSST. A medida que calentaban el nuevo material, su estructura atómica pasó de una maraña amorfa y desordenada de átomos a una estructura cristalina más ordenada. Este cambio de fase también cambió la forma en que la luz infrarroja viaja a través del material, afectando el poder refractivo pero con un impacto mínimo en la transparencia.
El equipo se preguntó si era posible personalizarcapacidad de conmutación GSST para dirigir y enfocar la luz en puntos específicos, según su fase. En este caso, el material puede servir como lente activa sin necesidad de que las piezas mecánicas cambien su enfoque.
“En general, cuando hacen ópticasdispositivo, es muy difícil ajustar sus características después de la producción. Es por eso que tener una plataforma como esta es el santo grial para los ingenieros ópticos, ya que permite que las lentes metálicas cambien de manera efectiva el enfoque en un amplio rango”.
Tian Gu es científico investigador del Laboratorio de Investigación de Materiales del Instituto Tecnológico de Massachusetts.
En lentes normales, el vidrio está curvado con precisión, de modo queel haz de luz incidente se refracta desde la lente en diferentes ángulos, convergiendo en un punto a una cierta distancia, conocido como la distancia focal de la lente. Las lentes pueden crear una imagen clara de cualquier objeto a una distancia específica. Para mostrar objetos con diferentes profundidades, la lente debe moverse físicamente.
En lugar de depender de un fijola curvatura del material para la luz directa, los investigadores intentaron cambiar las metalentes basadas en GSST para que la distancia focal cambia según la fase del material. En su nuevo estudio, fabricaron una capa GSST de 1 micrón de espesor y crearon una metasuperficie grabando la capa GSST en estructuras microscópicas de varias formas que refractan la luz de diferentes maneras.
Probaron los nuevos metalentes colocándolossobre el escenario e iluminado con un rayo láser sintonizado en el rango de luz infrarroja. A ciertas distancias frente a la lente, colocaron objetos transparentes que consisten en patrones de rayas horizontales y verticales de doble cara conocidos como diagramas de resolución, que se usan comúnmente para probar sistemas ópticos.
La lente en el estado amorfo inicial dio un nítidoimagen del primer patrón. Luego, el grupo calienta la lente para transformar el material en una fase cristalina. Después de la transición y con la fuente de calor remota, la lente produjo una imagen igualmente nítida, esta vez de un segundo conjunto de rayas más distantes.
Los experimentos muestran que las metalentes puedencambie activamente el enfoque sin ningún movimiento mecánico. Los investigadores dicen que la lente de metal podría potencialmente fabricarse con microcalentadores incorporados para calentar rápidamente el material en pulsos cortos de milisegundos. Al cambiar las condiciones de calentamiento, también pueden sintonizar los estados intermedios de otros materiales, proporcionando un ajuste de enfoque continuo.
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