Lente plana puede revolucionar la tecnología óptica

Las metalens podrían sustituir las lentes en todo tipo de dispositivos, desde microscopios a cámaras, pantallas y teléfonos celulares

A pesar de que ha progresado la tecnología de lentes actual, todavía es difícil de crear lentes delgadas compactas. Las cámaras y telescopios utilizan lentes curvadas que se apilan unas sobre otras, siendo enormes los productos de más alta gama.

Por primera vez investigadores de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences han creado la primera lente plana que trabajo de manera eficiente en el espectro visible de la luz del rojo al azul.

La lente única, que podría ser la revolución óptica necesaria para avanzar en el campo, puede resolver características a nanoescala con distancias entre ellas que son más pequeñas que la longitud de la onda de la luz.

"Esta tecnología es potencialmente revolucionaria, ya que funciona en el espectro visible, lo que significa que tiene la capacidad de sustituir las lentes en todo tipo de dispositivos, desde microscopios a cámaras, pantallas y teléfonos celulares", dijo Federico Capasso, de Harvard y autor principal de la investigación. "En un futuro próximo, las metalenses serán fabricadas a gran escala a una pequeña fracción del costo de las lentes convencionales, utilizando las fundiciones que producen en masa microprocesadores y chips de memoria".

Anteriormente no era fácil usar una sola lente plana para corregir la dispersión cromática más eficiente del espectro visible de la luz. Esto por lo tanto eliminaba la integración de las lentes planas en el campo de la óptica. Es posible que el nuevo objetivo pueda resolver el problema.

"Las metalens desarrolladas por el grupo de Capasso permiten la integración de los sistemas de imágenes de banda ancha en una forma muy compacta, para las próximas generaciones de subsistemas ópticos que aborden los problemas de peso, tamaño, potencia y estrictos costes efectivos, tales como los necesarios para un alto rendimiento AR/VR de las pantallas portátiles", dijo Bernard Kress de Microsoft, que no formó parte de la investigación.

Usando dióxido de titanio para crear una matriz con nanoestructuras de escala nanométrica, el equipo puede crear el núcleo de la lente. También tiene una alta apertura numérica, con medios para enfocar la luz sobre áreas mucho más pequeñas que su longitud de onda.

"Cuanto más fuertemente se pueda enfocar la luz, menor puede ser su punto focal, lo que potencialmente mejora la resolución de la imagen", dijo Mohammadreza Khorasaninejad, un miembro del laboratorio de Capasso y primer autor del artículo.

La tecnología puede ser aprovechada en la óptica portatil, tales como en la realidad virtual. Las tecnologías portátiles actuales son pesadas ​​debido a la necesidad de gruesas lentes que se apilan una sobre la otra, pero la lente plana sería capaz de evitar la pesadez.

"Esta técnica reduce peso y volumen y recoge lentes más delgados que una hoja de papel", dijo Khorasaninejad. "Imagine las posibilidades para la óptica portátiles, lentes de contacto flexibles o telescopios en el espacio".

Los hallazgos fueron publicados en la edición del 3 de junio de la revista Science: Metalenses at visible wavelengths: Diffraction-limited focusing and subwavelength resolution imaging