(Phys.org) —Os pesquisadores desenvolveram uma lente ótica que exibe duas propriedades que até agora não foram demonstradas em conjunto:autofocalização e um efeito ótico chamado efeito Talbot que cria padrões de luz repetidos. Os pesquisadores mostraram que a combinação dessas duas propriedades pode ser usada para transferir um sinal digital codificado sem perda de informação, que tem aplicações potenciais para a realização de sistemas de comunicação óptica altamente eficientes.

Os cientistas, Xiangyang Wang e Hui Liu na Universidade de Nanjing, Huanyang Chen na Universidade de Xiamen, junto com seus co-autores, publicaram um artigo sobre as novas lentes, chamada de "lente conformada, "em uma edição recente da Cartas de revisão física .

Este tipo de lente conformada, que também é conhecido como lente Mikaeliana, surgiu do campo da óptica de transformação, que se baseia na ideia de que as lentes podem direcionar a luz em analogia com a forma como a geometria curva do espaço-tempo dobra a luz na relatividade geral.

O objetivo principal do estudo foi projetar uma lente conformada que funcione simultaneamente em dois regimes diferentes:o regime óptico geométrico, em que a luz é tratada como uma partícula, e o regime óptico das ondas, que também é responsável pelas propriedades ondulatórias da luz.

Trabalhar em ambos os regimes é desafiador porque os dois regimes têm dois requisitos aparentemente opostos para o tamanho dos comprimentos de onda de trabalho. Por um lado, os comprimentos de onda de trabalho devem ser muito menores do que o tamanho da lente, mas, ao mesmo tempo, devem ser maiores do que as unidades básicas que constituem as lentes.

Para enfrentar este desafio, os pesquisadores começaram com uma lente olho de peixe de Maxwell, que remonta à década de 1850, como base para a lente conformada. Eles explicaram que tentar realizar uma lente com as propriedades desejadas usando a ótica de transformação convencional é muito desafiador, em parte devido às suas demandas em um meio tridimensional. Por outro lado, a óptica de transformação conforme coloca demandas em um meio bidimensional, o que facilita os requisitos de fabricação.

"Embora a ótica de transformação possa ser usada para projetar muitos novos dispositivos óticos, geralmente é muito difícil de usar em sistemas práticos, especialmente no regime visível, "Liu disse Phys.org . “No nosso trabalho, estabelecemos uma plataforma de experimento viável para obter dispositivos ópticos de transformação de conformação. "

Depois de construir a lente conformada, os pesquisadores demonstraram que a lente exibe tanto autofoco, que é uma propriedade da óptica geométrica, e o efeito Talbot, que é uma propriedade da ótica das ondas. Desta maneira, o dispositivo conecta os dois domínios distintos da óptica geométrica e da óptica ondulatória.

O mais interessante para aplicações em potencial é que o efeito Talbot conformado exibido aqui é muito diferente do efeito Talbot comum em outras mídias devido à propriedade de autofocalização adicional. Uma das maiores diferenças é que, ao contrário do efeito Talbot comum, que experimenta difração de limite, o efeito talbot conformado não.

Como resultado de sua falta de difração, o efeito conformal Talbot pode ser usado para transferir padrões ópticos codificados em longas distâncias com uma quantidade muito pequena de distorção. Os pesquisadores esperam que essa capacidade possa levar a um método altamente eficiente de transferência de informações digitais em futuros sistemas de comunicação óptica de alta velocidade sem perda de informações.

"Podemos enviar um fluxo de dígitos ópticos '0' e '1' por comunicação paralela, que é muito mais rápido do que a comunicação serial usada em guias de ondas ópticas regulares ou fibras ópticas, "O efeito talbot conformado pode ajudar a reduzir os erros de transmissão por causa de suas propriedades não difrativas e boa autofocalização dos padrões de campo", disse Liu.

No futuro, os pesquisadores planejam explorar várias aplicações potenciais da óptica de transformação conforme, como o projeto de novos chips fotônicos integrados que podem transportar e processar informações em circuitos micro-ópticos. Esses "chips fotônicos conformados" podem um dia ser usados ​​em futuros computadores quânticos.

"Esperamos que a óptica de transformação conformada possa ser usada em simuladores quânticos e computadores quânticos no futuro, "Disse Chen." Também planejamos imitar os efeitos quânticos no espaço curvo da relatividade geral usando a óptica de transformação conforme, como o horizonte de um buraco negro e a radiação Hawking. "

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