La óptica de matriz en fase es la tecnología de control de la fase y amplitud de las ondas de luz transmitidas, reflejadas o capturadas (recibidas) por una superficie bidimensional utilizando elementos de superficie ajustables. Una matriz en fase óptica ( OPA ) es el análogo óptico de una matriz en fase de ondas de radio . [1] Al controlar dinámicamente las propiedades ópticas de una superficie a escala microscópica, es posible dirigir la dirección de los rayos de luz (en un transmisor OPA [2] ), o la dirección de visión de los sensores (en un receptor OPA [3] ), sin ninguna parte móvil. La dirección del haz de matriz en fase se utiliza para conmutación óptica y multiplexación en dispositivos optoelectrónicos y para apuntar rayos láser a escala macroscópica.
Se pueden utilizar patrones complejos de variación de fase para producir elementos ópticos difractivos , como lentes virtuales dinámicas, para enfocar o dividir el haz además de apuntar. La variación de fase dinámica también puede producir hologramas en tiempo real . Los dispositivos que permiten un control de fase direccionable detallado en dos dimensiones son un tipo de modulador de luz espacial (SLM).
Un transmisor de matriz en fase óptica incluye una fuente de luz (láser), divisores de potencia, desfasadores y una matriz de elementos radiantes. [4] [5] [6] La luz de salida de la fuente láser se divide en varias ramas utilizando un árbol divisor de potencia. Luego, cada rama se alimenta a un desfasador sintonizable. La luz desfasada se introduce en un elemento radiante (una antena nanofotónica) que acopla la luz en el espacio libre. La luz irradiada por los elementos se combina en el campo lejano y forma el patrón de campo lejano de la matriz. Al ajustar el desfase relativo entre los elementos, se puede formar y dirigir un haz.
En un receptor de matriz en fase óptica, [3] la luz incidente (normalmente luz coherente) sobre una superficie es captada por una colección de antenas nanofotónicas que se colocan en una matriz unidimensional [7] o bidimensional [3] . La luz recibida por cada elemento se desfasa y se pondera en amplitud en un chip. Estas señales se suman en el dominio óptico o electrónico para formar un haz de recepción. Al ajustar los desfases, el haz de recepción se puede dirigir en diferentes direcciones y la luz incidente desde cada dirección se recoge de forma selectiva.
En nanotecnología , la óptica de matriz en fase se refiere a matrices de láseres o SLM con elementos de fase y amplitud direccionables más pequeños que una longitud de onda de luz. [8] Aunque todavía son teóricos, estos conjuntos de alta resolución permitirían la visualización de imágenes tridimensionales extremadamente realistas mediante holografía dinámica sin órdenes de difracción no deseados. También se han sugerido aplicaciones para armas, comunicaciones espaciales e invisibilidad mediante camuflaje óptico . [8]
El programa Excalibur de DARPA tiene como objetivo proporcionar corrección en tiempo real de la turbulencia atmosférica para un arma láser. [9]
La organización Breakthrough Starshot ha propuesto utilizar conjuntos en fase para apuntar y dirigir con precisión los láseres de propulsión para una hipotética nave o flota de naves a escala de gramos basada en velas solares .