I ricercatori della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) hanno sviluppato un componente ottico piatto che è contemporaneamente un metalens, un obiettivo per microscopio in grado di risolvere dettagli più piccoli di una lunghezza d'onda della luce, e un vortice ottico e generatore di ologrammi. Ogni funzionalità è controllata da una diversa lunghezza d'onda della luce.

"La svolta di questo nuovo dispositivo ottico piatto è che può cambiare radicalmente la sua funzione in base alla lunghezza d'onda della luce che riflette, " disse Federico Capasso, il Robert Wallace Professor of Applied Physics presso SEAS e autore senior della ricerca. "Legando la funzionalità alla lunghezza d'onda, abbiamo aperto tutta una serie di nuove possibilità per le metasuperfici."

La ricerca è stata pubblicata su Nano lettere .

"In questa ricerca, abbiamo disaccoppiato le funzioni a diverse lunghezze d'onda, " disse Zhujun Shi, primo autore del paper e dottorando presso SEAS. "Rispetto ai precedenti dispositivi ottici piatti, questo dispositivo ha un ulteriore grado di libertà che puoi sintonizzare a diverse lunghezze d'onda. Per esempio, ad un colore, questa lente si comporta come un metalens tradizionale ma ad un'altra lunghezza d'onda, genera un raggio di vortice."

L'Harvard Office of Technology Development ha protetto la proprietà intellettuale relativa a questo progetto e sta esplorando opportunità di commercializzazione.

L'obiettivo si basa su una tecnologia precedente sviluppata nel Capasso Lab, che utilizzava una luce polarizzata diversa per modificare la funzione di una lente. Ma poiché ci sono solo due forme di luce polarizzata circolarmente, in senso orario o antiorario, i ricercatori hanno potuto incorporare solo due diverse funzioni nella metasuperficie.

"Controllando la funzione del dispositivo con la lunghezza d'onda, piuttosto che la polarizzazione che è legata a due stati, abbiamo notevolmente aumentato la capacità informativa dell'obiettivo, " disse Mohammadreza Khorasaninejad, co-primo autore del paper ed ex borsista post-dottorato nel Capasso Lab. "Con questa tecnologia, abbiamo dimostrato un metalens acromatico in blu, verde, lunghezze d'onda gialle e rosse, due generatori di raggi, e un ologramma a colori."

Sebbene questa non sia la prima lente a legare la funzione alla lunghezza d'onda, è il più efficiente. I precedenti metalensi dipendenti dalla lunghezza d'onda codificavano funzioni diverse in diverse aree della superficie; Per esempio, la luce rossa verrebbe focalizzata in un quadrante e la luce blu in un altro.

Con questa tecnologia, Shi e il resto del team hanno progettato i singoli elementi ottici su nanoscala per incorporare funzionalità a livello locale, su tutta la lente.

"Codificando tutto localmente, in un unico strato, abbiamo migliorato l'efficienza dall'8% dimostrato nelle precedenti metasuperfici dipendenti dalla lunghezza d'onda a oltre il 30%, " disse Yao-Wei Huang, co-primo autore dell'articolo e borsista post-dottorato presso SEAS.

Prossimo, il team mira a migliorare ulteriormente tale efficienza e sviluppare una trasmissione, piuttosto che una lente riflettente.