A data, a direção do feixe normalmente depende de dispositivos mecânicos, como espelhos montados em gimbal ou prismas rotativos Risley, que têm problemas inerentes, incluindo tamanho grande, peso, e requisitos de energia (SWaP), taxas de varredura lentas, altos custos de reparo e substituição, e vida útil curta antes da falha mecânica. Os chips refratores ópticos eletroevanescentes orientáveis (SEEOR) pegam a luz do laser no infravermelho de comprimento de onda médio (MWIR) como entrada e direcionam o feixe na saída em duas dimensões, sem a necessidade de dispositivos mecânicos. SEEORs destinam-se a substituir os direcionadores de vigas mecânicas tradicionais por muito menores, mais leve, dispositivos mais rápidos que usam quantidades minúsculas de energia elétrica e têm vida útil longa porque não têm peças móveis. Crédito:Jason Myers / U.S. Laboratório de Pesquisa Naval
Cientistas do Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA demonstraram recentemente uma nova tecnologia não mecânica de direção de feixe baseada em chip que oferece uma alternativa para a cara, scanners a laser do tipo cardan, pesados e frequentemente não confiáveis e ineficientes.
O chip, conhecido como um refrator óptico eletro-evanescente orientável, ou SEEOR, leva a luz do laser no infravermelho de comprimento de onda médio (MWIR) como uma entrada e direciona o feixe em duas dimensões na saída sem a necessidade de dispositivos mecânicos - demonstrando capacidade de direção aprimorada e taxas de velocidade de varredura mais altas do que os métodos convencionais.
"Dado o tamanho reduzido, peso e consumo de energia e capacidade de direção contínua, esta tecnologia representa um caminho promissor para as tecnologias de direção de feixe MWIR, "disse Jesse Frantz, físico pesquisador, Divisão de Ciências Ópticas da NRL. "O mapeamento na faixa espectral MWIR demonstra um potencial útil em uma variedade de aplicações, como detecção química e monitoramento de emissões de locais de resíduos, refinarias, e outras instalações industriais. "
O SEEOR é baseado em um guia de ondas óptico - uma estrutura que confina a luz em um conjunto de camadas finas com uma espessura total de menos de um décimo da de um cabelo humano. A luz do laser entra por uma faceta e se move para o núcleo do guia de ondas. Uma vez no guia de ondas, uma parte da luz está localizada em uma camada de cristal líquido (LC) no topo do núcleo. Uma voltagem aplicada ao LC por meio de uma série de eletrodos padronizados altera o índice de refração (na verdade, a velocidade da luz dentro do material), em porções do guia de ondas, fazendo com que o guia de ondas atue como um prisma variável. O design cuidadoso dos guias de ondas e eletrodos permite que essa mudança do índice de refração seja traduzida em alta velocidade e direção contínua em duas dimensões.
SEEORs foram originalmente desenvolvidos para manipular luz infravermelha de ondas curtas (SWIR) - a mesma parte do espectro usada para telecomunicações - e encontraram aplicações em sistemas de orientação para carros autônomos.
“Fazer um SEEOR que trabalhe no MWIR foi um grande desafio, "Frantz disse." A maioria dos materiais ópticos comuns não transmitem luz MWIR ou são incompatíveis com a arquitetura do guia de ondas, portanto, o desenvolvimento desses dispositivos exigiu um tour de force da engenharia de materiais. "
Para conseguir isso, os pesquisadores do NRL projetaram novas estruturas de guia de ondas e LCs que são transparentes no MWIR, novas maneiras de padronizar esses materiais, e novas maneiras de induzir o alinhamento nos LCs sem absorver muita luz. Este desenvolvimento combinou esforços em várias divisões NRL, incluindo a Divisão de Ciências Ópticas para materiais MWIR, projeto e fabricação de guias de ondas, e o Centro de Ciência e Engenharia Bio / Molecular para química sintética e tecnologia de cristal líquido.
Os SEEORs resultantes foram capazes de direcionar a luz MWIR através de uma faixa angular de 14 ° × 0,6 °. Os pesquisadores agora estão trabalhando em maneiras de aumentar essa faixa angular e estender a porção do espectro óptico onde os SEEORs trabalham ainda mais. Detalhes completos desta pesquisa podem ser encontrados na edição de dezembro de 2018 do Jornal da Optical Society of America .
