Las tecnologías modernas como la computación óptica, la fotónica integrada y la holografía digital requieren una manipulación flexible de las señales de luz en el espacio tridimensional. En este proceso, es crucial dar forma y guiar el flujo de luz de acuerdo con la aplicación deseada.
Debido a que el flujo de luz dentro de un medio está controlado por su índice de refracción, se requiere una manipulación específica del índice de refracción para controlar los caminos ópticos dentro del medio. Para lograr esto, los científicos han desarrollado los llamados "elementos de volumen fotónico aperiódico" (APVE), que son vóxeles de microescala con índices de refracción específicos colocados en posiciones predeterminadas para guiar el flujo de luz de manera controlada. Sin embargo, tallar estos elementos requiere una alta precisión, y la mayoría de los materiales de modelado de luz se limitan a configuraciones 2D o, en última instancia, dan como resultado perfiles de haz de salida reducidos.
Recientemente, un estudio publicado en la revista de fotónica "APNexus" presentó un método simple para producir APVE de alta precisión y demostró su uso en una variedad de aplicaciones. La investigación fue dirigida por Alexander Jesacher de la Universidad Médica de Innsbruck en Austria, y supera las limitaciones en la formación de luz mencionadas anteriormente.
El método utiliza una técnica llamada "escritura láser directa" (DLW), que es una tecnología láser de alta velocidad que organiza vóxeles con índices de refracción específicos en tres dimensiones dentro del vidrio de borosilicato para guiar la luz con precisión para diversas aplicaciones.
Según los informes, los investigadores diseñaron un algoritmo que estimula la luz que pasa a través del medio para determinar la posición óptima de los vóxeles para lograr la precisión necesaria. En base a esto, pudieron generar de 154,000 308,000 a 20 1.75 vóxeles en 7.5 minutos, y cada vóxel tenía un volumen de aproximadamente 10 μm × XNUMX μm × XNUMX μm. Además, utilizaron el control de frente de onda dinámico para compensar cualquier aberración esférica (distorsión del perfil del haz) del láser enfocado en el sustrato durante el proceso. Esto aseguró la consistencia del perfil de cada vóxel en cada profundidad dentro del medio.
El equipo desarrolló tres tipos de APVE para demostrar la aplicabilidad del método: un moldeador de intensidad para controlar la distribución de intensidad del haz de entrada, un multiplexor RGB para controlar la transmisión de espectros rojo, verde y azul en el haz de entrada y un Clasificador de modo Hermite-Gaussian (HG) para mejorar la velocidad de transmisión de datos.
El equipo usó el modelador de intensidad para convertir un haz gaussiano en una distribución de luz en forma de arco sonriente a microescala, luego usó el multiplexor para representar diferentes partes de la distribución en forma de arco sonriente en diferentes colores y finalmente usó el clasificador de modo HG para convertir múltiples Modos gaussianos transmitidos por fibras ópticas a modos HG. En todos los casos, el dispositivo pudo transmitir la señal de entrada sin pérdidas significativas y logró una eficiencia de difracción sin precedentes de hasta el 80 %, estableciendo un nuevo punto de referencia para los APVE.
Este nuevo método abre la puerta a una plataforma ideal de bajo costo para la creación rápida de prototipos de dispositivos de modelado de luz 3D altamente integrados. Además de su simplicidad, bajo costo y alta precisión, este método también puede extenderse a otros sustratos, incluidos los materiales no lineales. Su flexibilidad lo hace adecuado para diseñar una amplia gama de dispositivos 3D para su uso en campos como la transmisión de información, computación óptica, imágenes de fibra multimodo, fotónica no lineal y óptica cuántica.
Fuente de desemana.com
