{"id":7968,"date":"2023-07-17T14:53:59","date_gmt":"2023-07-17T06:53:59","guid":{"rendered":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/?p=7968"},"modified":"2023-07-17T14:54:05","modified_gmt":"2023-07-17T06:54:05","slug":"leaky-wave-metasurfaces-a-perfect-interface-between-free-space-and-integrated-optical-systems","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/leaky-wave-metasurfaces-a-perfect-interface-between-free-space-and-integrated-optical-systems\/","title":{"rendered":"Metasuperficies de ondas con fugas: una interfaz perfecta entre el espacio libre y los sistemas \u00f3pticos integrados"},"content":{"rendered":"

Investigadores de Columbia Engineering han desarrollado una nueva clase de dispositivos fot\u00f3nicos integrados, \u201cmetasuperficies de ondas con fugas\u201d, que pueden convertir la luz inicialmente confinada en una gu\u00eda de ondas \u00f3ptica en un patr\u00f3n \u00f3ptico arbitrario en el espacio libre. Estos dispositivos son los primeros en demostrar el control simult\u00e1neo de los cuatro grados \u00f3pticos de libertad, es decir, amplitud, fase, elipticidad de polarizaci\u00f3n y orientaci\u00f3n de polarizaci\u00f3n, un r\u00e9cord mundial.<\/p>\n

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Debido a que los dispositivos son tan delgados, transparentes y compatibles con\u00a0circuitos integrados fot\u00f3nicos<\/a>\u00a0(PIC), se pueden utilizar para mejorar pantallas \u00f3pticas, LIDAR (detecci\u00f3n y alcance de luz), comunicaciones \u00f3pticas y \u00f3ptica cu\u00e1ntica.<\/p>\n

"Estamos entusiasmados de encontrar una soluci\u00f3n elegante para interconectar la \u00f3ptica del espacio libre y la fot\u00f3nica integrada; estas dos plataformas han sido tradicionalmente estudiadas por investigadores de diferentes subcampos de la \u00f3ptica y han dado lugar a productos comerciales que abordan necesidades completamente diferentes", dijo Nanfang Yu, asociado Profesor de f\u00edsica aplicada y matem\u00e1ticas aplicadas, l\u00edder en investigaci\u00f3n sobre dispositivos nanofot\u00f3nicos.<\/p>\n

\u201cNuestro trabajo apunta a nuevas formas de crear sistemas h\u00edbridos que utilicen lo mejor de ambos mundos (\u00f3ptica de espacio libre para dar forma al frente de onda de la luz y fot\u00f3nica integrada para el procesamiento de datos \u00f3pticos) para abordar muchas aplicaciones emergentes como la \u00f3ptica cu\u00e1ntica, la optogen\u00e9tica, los sensores. redes, comunicaciones entre chips y pantallas hologr\u00e1ficas\u201d.<\/p>\n

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\"Leaky-wave
Izquierda: Foto de dos metasuperficies de ondas con fugas para generar redes de Kagome. Derecha: Imagen SEM de una porci\u00f3n de una metasuperficie de onda fugaz, que est\u00e1 compuesta de nanoaberturas grabadas en una capa de pol\u00edmero sobre una pel\u00edcula delgada de nitruro de silicio. Cr\u00e9dito: Heqing Huang, Adam Overvig y Nanfang Yu\/Columbia Engineering<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n

Uniendo la \u00f3ptica del espacio libre y la fot\u00f3nica integrada<\/h2>\n

El desaf\u00edo clave de interconectar los PIC y la \u00f3ptica de espacio libre es transformar un modo de gu\u00eda de onda simple confinado dentro de una gu\u00eda de onda (una cresta delgada definida en un chip) en una onda amplia de espacio libre con un frente de onda complejo, y viceversa. El equipo de Yu abord\u00f3 este desaf\u00edo bas\u00e1ndose en su invenci\u00f3n del oto\u00f1o pasado de "metasuperficies no locales" y ampli\u00f3 la funcionalidad de los dispositivos desde el control de ondas de luz en el espacio libre hasta el control de ondas guiadas.<\/p>\n

Espec\u00edficamente, ampliaron el modo de gu\u00eda de ondas de entrada mediante el uso de una gu\u00eda de ondas c\u00f3nica a un modo de gu\u00eda de ondas de losa: una l\u00e1mina de luz que se propaga a lo largo del chip. "Nos dimos cuenta de que el modo de gu\u00eda de onda de losa se puede descomponer en dos ondas estacionarias ortogonales, ondas que recuerdan a las producidas al pulsar una cuerda", dijo Heqing Huang, Ph.D. estudiante en el laboratorio de Yu y co-primer autor del estudio, publicado hoy en\u00a0Nanotecnolog\u00eda de la naturaleza<\/i>.<\/p>\n

\u201cPor lo tanto, dise\u00f1amos una 'metasuperficie de ondas con fugas' compuesta por dos conjuntos de aberturas rectangulares que tienen una sublongitud de onda desplazada entre s\u00ed para controlar de forma independiente estas dos ondas estacionarias. El resultado es que cada onda estacionaria se convierte en una emisi\u00f3n superficial con amplitud y polarizaci\u00f3n independientes; Juntos, los dos componentes de emisi\u00f3n de superficie se fusionan en una \u00fanica onda de espacio libre con amplitud, fase y polarizaci\u00f3n completamente controlables en cada punto sobre su frente de onda\u201d.<\/p>\n

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\"Leaky-wave
Dos figuras a la izquierda: dos im\u00e1genes hologr\u00e1ficas producidas por una metasuperficie de onda fugaz a dos distancias diferentes de la superficie del dispositivo. Cuatro figuras a la derecha: cuatro im\u00e1genes hologr\u00e1ficas distintas producidas por una \u00fanica metasuperficie de onda fugaz a dos distancias diferentes de la superficie del dispositivo y en dos estados de polarizaci\u00f3n ortogonal. Cr\u00e9dito: Heqing Huang, Adam Overvig y Nanfang Yu\/Columbia Engineering<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n
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De la \u00f3ptica cu\u00e1ntica a las comunicaciones \u00f3pticas y a las pantallas hologr\u00e1ficas en 3D<\/h2>\n

El equipo de Yu demostr\u00f3 experimentalmente m\u00faltiples metasuperficies de ondas de fuga que pueden convertir un modo de gu\u00eda de ondas que se propaga a lo largo de una gu\u00eda de ondas con una secci\u00f3n transversal del orden de una longitud de onda en una emisi\u00f3n en el espacio libre con un frente de onda de dise\u00f1o en un \u00e1rea aproximadamente 300 veces la longitud de onda en la red de telecomunicaciones. Longitud de onda de 1,55 micras. \u00c9stas incluyen:<\/p>\n