En el horizonte de los nuevos microdispositivos, uno de los más interesantes son las metalentes. Este rediseño de la lente tradicional con forma de pastilla es una placa delgada como oblea de dióxido de silicio con un patrón de pequeñas zanjas talladas en la superficie. Las zanjas tienen aproximadamente el mismo tamaño que la longitud de onda de la luz e influyen en el paso de los fotones a través de la placa, enfocándolos.

Eso convierte estas placas en lentes planas. Pero el beneficio real es que pueden ser talladas en chips de silicio ordinarios y, por lo tanto, producidas en las mismas líneas de fabricación.

Se trata de un gran paso. Hasta ahora, las lentes siempre se han fabricado por separado y luego se han ensamblado en los componentes ópticos. El uso de metalentes permitiría que dispositivos como las cámaras de los teléfonos inteligentes se fabriquen de manera mucho más fácil y económica. Las metalentes podrían incluso permitir diseños completamente nuevos de los componentes ópticos como los chips ópticos.

Ahora, el investigador de la Universidad de Michigan (EE. UU.) Mao Ye y sus colegas han presentado otra novedad: un conjunto de metalentes que enfoca la luz en un patrón específico en lugar de en un punto. Eso es importante para los fabricantes de chips que utilizan la luz para tallar patrones específicos sobre la superficie de una placa de silicio.

La nueva técnica es sencilla, en principio. La idea es que un patrón particular de zanjas atrae la luz a un punto focal específico. Los investigadores han añadido otro patrón con un punto focal ligeramente diferente que se superpone al primero. Esto crea una línea focal. Al agregar más patrones con diferentes puntos focales superpuestos se aumenta la complejidad del patrón resultante. En principio, sería posible crear cualquier patrón focal.

Ye y sus compañeros demuestran la técnica creando metalentes con un patrón focal en forma de U y otro en forma de M. Esta demostración revela cómo se pueden combinar líneas y curvas para crear patrones más complejos. La investigación detalla: "Hemos propuesto y demostrado un nuevo enfoque para crear metalentes que enfocan la luz en un patrón diseñado artificialmente en vez de enfocarla en un punto".

La técnica tiene una amplia gama de aplicaciones que implican el modelado de haces: cortes con láser, y recocido y cristalización selectiva, por ejemplo. Pero es en la fabricación de chips donde esta técnica resulta más prometedora. La investigación detalla: "Debido a la gran densidad de energía que se concentra en el patrón, las metalentes de este tipo probablemente pueden aplicarse a la nanolitografía de próxima generación con un patrón específico impreso en la lente".

Pero los investigadores todavía deben mejorar la técnica para lograrlo. Las metalentes diseñadas por Ye y sus colegas solo funcionan en una longitud de onda, en este caso, de la luz roja con una longitud de onda de 685 nanómetros. No obstante, otros grupos han diseñado metalentes que enfocan la luz en un rango de longitudes de onda. La aplicación de las mismas técnicas debería dar lugar a metalentes con patrones focales que funcionan para múltiples longitudes de onda.

Se trata de un trabajo interesante que muestra cómo las metalentes van a tener un importante impacto en los próximos meses y años.

Ref: arxiv.org/abs/1906.10681: Metalens with Artificial Focus Pattern