Geração de agulha óptica super-resolvida e matriz multifocal usando metalentes de óxido de grafeno
p Fig. 1 Demonstração do GO metalens e sua caracterização. (a) Demonstração ótica para agulha ótica gerada por GO metalens. (b) Demonstração óptica para quatro pontos focais axiais gerados por GO metalens. (c) Imagem óptica de GO metalens obtida por um microscópio óptico com uma objetiva de 20 ×, NA =0,5, a barra de escala é 50 μm. Crédito: Avanços optoeletrônicos (2021). DOI:10.29026 / oea.2021.200031
p Em uma nova publicação de
Avanços optoeletrônicos , pesquisadores liderados pelo Professor Baohua Jia na Swinburne University of Technology, Victoria, Austrália, Professor Cheng-Wei Qiu da National University of Singapore, Cingapura e o Professor Tian Lan do Instituto de Tecnologia de Pequim, Pequim, A China considerou a geração de agulha óptica super-resolvida e matriz multifocal usando metalenses de óxido de grafeno. p Ultrafinos e leves, metalenses estão se tornando cada vez mais importantes para seu uso em chips fotônicos, biossensores e sistemas de micro imagens, como câmeras de smartphones.
p Em comparação com as lentes convencionais, metalenses podem melhorar a qualidade de imagem das câmeras atuais, melhorando a resolução e removendo aberrações esféricas e cromáticas. Um único elemento metalens ultrafino (menos do que a espessura de 1/100 de um cabelo humano) pode ser usado em vez dos sistemas de imagem de vários elementos exigidos pelas lentes convencionais. Devido à interação única de matéria leve em um plano 2D confinado, Os materiais 2D são ideais para uso com metalenses, reduzindo ainda mais a espessura necessária da lente. Materiais da família de grafeno 2D, por exemplo, óxidos de grafeno, são estáveis ao ar, têm muitas aplicações e são de baixo custo e fáceis de fabricar em grande escala. Eles permanecem estáveis em ambientes extremos, por exemplo, a órbita terrestre inferior na indústria aeroespacial, o mesmo ocorre com o uso potencial em satélites, substituindo as lentes volumosas atuais, melhorando a qualidade da imagem e reduzindo os custos de lançamento.
p Fig. 2 (a) Figura esquemática de GO metalens em um substrato de vidro, a espessura total é de 200 nm. Quando reduzido pelo laser de femtossegundo na área RGO, o índice de absorção e refração aumenta enquanto a espessura é reduzida para 100 nm. Distribuição de intensidade normalizada no plano x-z a partir do cálculo teórico da caracterização de focagem de (b) pontos multifocais axiais GO metalens e (c) agulha óptica GO metalens, respectivamente. Crédito: Avanços optoeletrônicos (2021). DOI:10.29026 / oea.2021.200031
p Os autores deste artigo desenvolveram metalentes de óxido de grafeno com 200 nm de espessura para gerar distribuições especializadas de intensidade focal. As metalentes de óxido de grafeno têm a capacidade de controlar a amplitude da luz (isto é, transparência da lente) e fase (índice de refração e espessura da lente) simultaneamente. Isso difere de outras metalenses, que introduzem as modulações por meio de nanofabricação de várias etapas ou multinível de nanoelementos, as modulações das lentes de óxido de grafeno são introduzidas localmente pelo processo de foto-redução a laser, que converte óxido de grafeno em material de grafeno. Durante o processo de redução, o material se torna mais fino e tem um índice de refração e absorção mais altos. Com base nas modulações simultâneas de fase e amplitude, os autores demonstram o controle preciso das distribuições de intensidade focal, criando uma agulha óptica ultra-longa superdeterminada e uma matriz multifocal axial, que são extremamente desafiadores para outras metalenses.
p Metalenses de óxido de grafeno encontrarão amplas aplicações em fotônica integrada e sistemas fotônicos compactos, incluindo imagens microscópicas, manipulação óptica e chips fotônicos, e pode ser integrado em chips microfluídicos para formar dispositivos biofotônicos lab-on-a-chip. Esta pesquisa forma a base para o desenvolvimento de dispositivos fotônicos ultrafinos integráveis à base de grafeno e abre caminho para aplicações mais amplas, como a substituição da lente da câmera do celular atual, potencialmente permitindo uma redução na espessura dos telefones celulares atuais.
