Os pesquisadores desenvolveram um novo dispositivo baseado em chip que pode moldar e orientar a luz azul sem partes móveis. O dispositivo pode reduzir muito o tamanho dos componentes de projeção de luz usados ​​para realidade aumentada e uma variedade de outras aplicações.

"Nossa plataforma de phased array azul pode reconfigurar a luz visível de forma rápida e precisa para muitas aplicações emergentes, abrangendo exibições holográficas, processamento de informação quântica e detecção e estimulação biológica, "disse o líder da equipe de pesquisa Michal Lipson, da Universidade de Columbia." Ele abre o caminho para a projeção de luz em escala de chip em toda a faixa visível com um grande campo de visão e pode miniaturizar os sistemas ópticos volumosos atuais. "

Lipson e colegas descrevem o novo dispositivo no jornal The Optical Society (OSA) Cartas de Óptica . É a primeira matriz óptica em escala de chip (OPA) operando em comprimentos de onda azuis usando uma plataforma de nitreto de silício. Os OPAs funcionam como lentes reconfiguráveis, permitindo reconfigurações arbitrárias de padrões de luz 3-D.

O novo OPA foi desenvolvido como parte de um projeto financiado pela DARPA que visa criar um peso leve, display head-mounted de baixa potência que projeta informações visíveis na retina com resolução extremamente alta e um grande campo de visão. Este tipo de tela aumentada não é possível hoje porque os componentes de projeção de luz usados ​​para moldar e orientar a luz são volumosos e têm um campo de visão limitado.

Operando no visível

Os OPAs oferecem uma alternativa aos dispositivos de projeção de luz volumosos, mas normalmente são feitos de silício, que só pode ser usado com comprimentos de onda do infravermelho próximo. Os comprimentos de onda do azul exigem OPAs feitos de um material semicondutor, como o nitreto de silício, que opera em comprimentos de onda visíveis. Contudo, os desafios de fabricação e material dificultaram a realização de um OPA azul prático.

Os pesquisadores recentemente otimizaram os processos de fabricação de nitreto de silício para superar esse desafio. No novo trabalho, eles aplicaram essa nova plataforma para criar um OPA baseado em chip.

"Comprimentos de onda menores espalham mais, resultando em maior perda de luz se a fabricação do dispositivo não for perfeita, "disse Min Chul Shin, co-primeiro autor do artigo. "Portanto, demonstrar um OPA que opera em comprimentos de onda azuis significa que podemos conseguir isso em toda a faixa visível. "

Usando os novos OPAs de luz azul, os pesquisadores demonstraram a direção do feixe em um campo de visão de 50 graus. Eles também mostraram os benefícios potenciais desse tipo de plataforma para projeção de imagens por meio da geração de imagens 2-D de letras.

"Todos os chips que testamos funcionaram bem, "disse Aseema Mohanty, co-primeiro autor do artigo. "A integração em grande escala deste sistema pode ser realizada usando as técnicas de litografia atuais. Assim, esta nova plataforma apresenta uma plataforma para projeção de luz volumétrica 3D em escala de chip totalmente reconfigurável em toda a faixa visível. "

Aplicações de computação a biologia

O novo OPA azul pode ser útil para computadores quânticos de íons aprisionados, que requerem lasers na faixa espectral visível para estimulação óptica em escala de mícron. Os computadores quânticos de íons presos estão entre os projetos práticos mais promissores para a computação quântica, uma tecnologia emergente que deve ser significativamente mais rápida do que a computação tradicional.

Os novos dispositivos baseados em chip também podem ser usados ​​para optogenética, que usa luz visível para controlar neurônios e outras células em tecidos vivos. Por exemplo, os dispositivos poderiam ser usados ​​para fazer um dispositivo implantável para estimular marcadores sensíveis à luz em neurônios em modelos animais de doenças.

Os pesquisadores planejam otimizar ainda mais o consumo de energia elétrica do OPA porque a operação de baixo consumo de energia é crucial para telas de realidade aumentada montadas em cabeçotes leves e aplicações optogenéticas.