p As tecnologias de lentes avançaram em todas as escalas, de câmeras digitais e alta largura de banda em fibra óptica aos instrumentos de laboratório LIGO. Agora, uma nova tecnologia de lente que poderia ser produzida usando tecnologia de chip de computador padrão está surgindo e poderia substituir as camadas volumosas e geometrias complexas das lentes curvas tradicionais. p Lentes planas, ao contrário de suas contrapartes tradicionais, são relativamente leves, baseado em nanomateriais ópticos conhecidos como metasuperfícies. Quando as nanoestruturas de comprimento de onda de uma metassuperfície formam certos padrões repetidos, eles imitam as complexas curvaturas que refratam a luz, mas com menos volume e uma capacidade aprimorada de focalizar a luz com distorção reduzida. Contudo, a maioria desses dispositivos nanoestruturados são estáticos, o que limita sua funcionalidade.

p Federico Capasso, um físico aplicado da Universidade de Harvard que foi o pioneiro da tecnologia metalens, e Daniel Lopez, líder do grupo de nanofabricação e dispositivos no Laboratório Nacional de Argonne e um dos primeiros desenvolvedores de sistemas microeletromecânicos (MEMS), discutiu sobre como adicionar recursos de movimento, como varredura rápida e direção de feixe, a metalenses para novas aplicações.

p Capasso e Lopez desenvolveram um dispositivo que integra metalenses de espectro de infravermelho médio em MEMS. Os pesquisadores relatam suas descobertas esta semana em APL Photonics , da AIP Publishing.

p MEMS é uma tecnologia baseada em circuito que incorpora microeletrônica, como aqueles encontrados em chips de computador, e inclui microestruturas mecânicas como atuadores e engrenagens. Onipresente em tudo, de celulares a airbags, dispositivos de biossensor, aparelhos e ótica, MEMS são fabricados usando as mesmas técnicas usadas para circuitos integrados em chips de computador típicos.

p "A integração densa de milhares de dispositivos de lente em MEMS controlados individualmente em um único chip de silício permitiria um grau sem precedentes de controle e manipulação do campo óptico, "Lopez disse.

p Os pesquisadores formaram a lente metassuperficial usando técnicas de fotolitografia padrão em um wafer de silício sobre isolador com uma camada de dispositivo superior de 2 mícrons de espessura, uma camada de óxido enterrado de 200 nanômetros, e uma camada de alça de 600 mícrons de espessura. Então, eles colocaram a lente plana em um scanner MEMS, essencialmente um microespelho que desvia a luz para modulação do comprimento do caminho óptico de alta velocidade. Eles alinharam as lentes com a plataforma central dos MEMS e os fixaram, depositando pequenos remendos de platina.

p "Nosso protótipo de lente metassuperfície integrada com MEMS pode ser controlado eletricamente para variar a rotação angular de uma lente plana e pode fazer a varredura do ponto focal em vários graus, "Lopez disse." Além disso, esta integração de prova de conceito de lentes planas baseadas em metassuperfície com scanners MEMS pode ser estendida para o visível e outras partes do espectro eletromagnético, implicando o potencial de aplicação em campos mais amplos, como sistemas de microscópio baseados em MEMS, imagens holográficas e de projeção, Scanners LIDAR (detecção e alcance de luz) e impressão a laser. "

p Quando acionado eletrostaticamente, a plataforma MEMS controla o ângulo da lente ao longo de dois eixos ortogonais, permitindo a varredura do ponto focal da lente plana em cerca de 9 graus em cada direção. Os pesquisadores estimam que a eficiência de foco é de cerca de 85 por cento.

p "Essas metalenses podem ser produzidas em massa com a mesma tecnologia de fabricação de chip de computador e, no futuro, irá substituir as lentes convencionais em uma ampla gama de aplicações, "Capasso disse.