p Pela primeira vez, os pesquisadores usaram camadas ultrafinas de estruturas 2-D conhecidas como metassuperfícies para criar hologramas que podem medir a polarização da luz. Os novos hologramas de metassuperfície podem ser usados ​​para criar dispositivos muito rápidos e compactos para medições de polarização, que são usados ​​em espectroscopia, aplicações de detecção e comunicação. p Metasuperfícies são elementos ópticos com características em nanoescala e uma espessura total menor que 1/50 da de um fio de cabelo humano. Eles podem ser feitos com técnicas de fabricação de microeletrônica padrão, permitindo a produção em massa, e pode ser facilmente integrado em sistemas ópticos em escala de wafer. Apesar desses recursos promissores, eles ainda não são usados ​​em muitas aplicações práticas.

p No Optica , o jornal da Optical Society para pesquisas de alto impacto, um grupo multi-institucional de pesquisadores relata o uso de hologramas de metassuperfície para determinar com eficácia e rapidez a polarização do infravermelho próximo ao comprimento de onda visível. O novo trabalho representa um passo em direção a dispositivos funcionais baseados em metassuperfície para oferecer suporte a uma variedade de aplicações, de telecomunicações a análises químicas.

p "Hologramas feitos de metassuperfícies são uma maneira eficiente e eficaz de gerar imagens de alta qualidade com resolução de sub comprimento de onda, "disse o líder da equipe de pesquisa Xueqian Zhang da Universidade de Tianjin, China. "Nosso trabalho aplica exclusivamente hologramas de metassuperfície a medições de polarização, que pode permitir dispositivos do tamanho de câmeras que medem a polarização em uma única etapa, sem partes móveis. "

p Medindo polarização diretamente

p Embora a luz solar e a maioria das fontes de luz doméstica emitam luz não polarizada que oscila em todas as direções, componentes ópticos, como filtros, podem ser usados ​​para produzir luz polarizada que se propaga em apenas um único plano - normalmente vertical ou horizontal. Instrumentos analíticos, como espectrômetros, podem medir como a polarização da luz muda após interagir com um material para determinar suas propriedades físicas. Diferentes polarizações de luz também podem ser usadas para enviar vários sinais por meio de fibras ópticas para aplicações de telecomunicações.

p Os métodos convencionais para determinar a polarização muitas vezes requerem várias medições, configurações ópticas volumosas ou ajuste preciso de componentes ópticos de alta qualidade para determinar indiretamente o estado de polarização. No novo trabalho, os pesquisadores, em vez disso, usaram uma metassuperfície para determinar a polarização diretamente, comparando a amplitude e a fase das ondas de luz que são polarizadas em ângulos retos com elas mesmas.

p A metassuperfície gera duas imagens holográficas sobrepostas, um que é polarizado circularmente para canhotos (LCP) e outro que é polarizado circularmente para destros (RCP). A luz polarizada circularmente apresenta um plano de oscilação de campo elétrico que gira para a esquerda ou direita em um plano perpendicular à direção da onda.

p "As imagens sobrepostas podem ser capturadas de forma simples e rápida usando uma câmera CCD, "disse Zhang.

p “Ao analisar a interferência das duas imagens holográficas, podemos obter o contraste de amplitude e a diferença de fase entre os componentes LCP e RCP do feixe incidente, identificando assim o estado de polarização. "

p A chave para a nova técnica era um algoritmo chamado Gerchberg-Saxton, que é amplamente utilizado em pesquisas holográficas. Os pesquisadores descobriram como modificar esse algoritmo para que pudesse ser usado para identificar a diferença de fase entre os componentes LCP e RCP da luz incidente nas imagens holográficas sobrepostas.

p Medidas de polarização eficazes

p Os pesquisadores demonstraram sua nova abordagem holográfica de metassuperfície usando-a para medir os estados de polarização de feixes de luz iluminantes com polarizações conhecidas. Os estados de polarização medidos combinam bem com os conhecidos, confirmando a eficácia da abordagem. No futuro, a metassuperfície poderia ser incorporada à área fotossensível de uma câmera para fazer um dispositivo compacto para medir a polarização.

p A metassuperfície que os pesquisadores usaram é baseada no método da fase Pancharatnam-Berry (também conhecida como fase geométrica), que apresenta respostas de fase relativas que não exibem qualquer dispersão. Isso permite que os hologramas de metassuperfície funcionem em uma ampla faixa de comprimentos de onda.

p "Nosso método pode ser estendido a muitas aplicações potenciais que requerem medição de polarização, como espectroscopia de polarização, detecção e comunicações, ", disse Zhang." A holografia codificada por polarização também pode ser usada para a transmissão de informações de segurança porque apenas um receptor que conhece os estados de polarização desejados poderia decodificar as informações das imagens holográficas finais. "

p Agora que eles provaram o conceito, os pesquisadores planejam melhorar a eficiência do método e irão comparar seu desempenho com instrumentos comerciais convencionais usados ​​para medir a polarização.