Pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson desenvolveram um componente óptico plano que é simultaneamente um metalens, uma objetiva de microscópio que pode resolver detalhes menores do que um comprimento de onda de luz, e um vórtice óptico e gerador de holograma. Cada funcionalidade é controlada por um comprimento de onda de luz diferente.

"A descoberta deste novo dispositivo óptico plano é que ele pode mudar radicalmente sua função com base no comprimento de onda da luz que reflete, "disse Federico Capasso, o Professor Robert Wallace de Física Aplicada na SEAS e autor sênior da pesquisa. "Vinculando a funcionalidade ao comprimento de onda, abrimos toda uma gama de novas possibilidades para metassuperfícies. "

A pesquisa foi publicada em Nano Letras .

"Nesta pesquisa, nós desacoplamos funções em diferentes comprimentos de onda, "disse Zhujun Shi, primeiro autor do artigo e estudante de pós-graduação no SEAS. "Comparado aos dispositivos ópticos planos anteriores, este dispositivo tem um grau extra de liberdade que você pode sintonizar em diferentes comprimentos de onda. Por exemplo, em uma cor, esta lente se comporta como um metalens tradicional, mas em outro comprimento de onda, ele gera um feixe de vórtice. "

O Harvard Office of Technology Development protegeu a propriedade intelectual relativa a este projeto e está explorando oportunidades de comercialização.

A lente se baseia em tecnologia anterior desenvolvida no Laboratório de Capasso, que usava luz polarizada diferente para mudar a função de uma lente. Mas, uma vez que existem apenas duas formas de luz polarizada circularmente - no sentido horário ou anti-horário - os pesquisadores puderam incorporar apenas duas funções diferentes na metassuperfície.

"Ao controlar a função do dispositivo com comprimento de onda, ao invés de polarização que está ligada a dois estados, aumentamos drasticamente a capacidade de informação das lentes, "disse Mohammadreza Khorasaninejad, co-primeira autora do artigo e ex-bolsista de pós-doutorado no Laboratório de Capasso. "Com esta tecnologia, demonstramos um metalens acromático em azul, verde, comprimentos de onda amarelos e vermelhos, dois geradores de feixe, e um holograma colorido. "

Embora esta não seja a primeira lente a vincular a função ao comprimento de onda, é o mais eficiente. Metalenses dependentes do comprimento de onda anteriores codificavam funções diferentes em áreas diferentes da superfície; por exemplo, a luz vermelha seria focalizada em um quadrante e a luz azul em outro.

Com esta tecnologia, Shi e o resto da equipe projetaram os elementos ópticos individuais em nanoescala para incorporar a funcionalidade em nível local, em toda a lente.

"Codificando tudo localmente, em uma única camada, melhoramos a eficiência de 8 por cento demonstrado em metassuperfícies dependentes do comprimento de onda anteriores para mais de 30 por cento, "disse Yao-Wei Huang, co-primeiro autor do artigo e pós-doutorado no SEAS.

Próximo, a equipe visa melhorar ainda mais essa eficiência e desenvolver uma transmissão, em vez de uma lente reflexiva.