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Óptica de matriz en fase

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).

Transmisor

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.

Receptor

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.

Aplicaciones

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]

Véase también

Referencias

  1. ^ McManamon PF; et al. (15 de mayo de 1996). "Tecnología de matriz en fase óptica". Actas del IEEE, Aplicaciones del radar láser . 84 (2). IEEE: 99–320 . Consultado el 18 de febrero de 2007 .
  2. ^ Sun J.; et al. (1 de enero de 2013). "Arreglo en fase nanofotónico a gran escala". Nature . 493 (195). Nature Publishing Group, una división de Macmillan Publishers Limited : 195–199. Bibcode :2013Natur.493..195S. doi :10.1038/nature11727. PMID  23302859. S2CID  205231845.
  3. ^ abc Fatemi R.; et al. (12 de noviembre de 2018). "Receptor de matriz en fase óptica plana activa de alta sensibilidad con apertura bidimensional" (PDF) . Opt. Express . 26 (23). Sociedad Óptica de América: 29983–29999. Bibcode :2018OExpr..2629983F. doi : 10.1364/OE.26.029983 . PMID  30469879.
  4. ^ Poulton C.; et al. (2017). "Matrices nanofotónicas en fase de nitruro de silicio a gran escala en longitudes de onda infrarrojas y visibles". Opt. Lett . 42 (1). Sociedad Óptica de América: 21–24. Bibcode :2017OptL...42...21P. doi : 10.1364/OL.42.000021 . PMID  28059212.
  5. ^ Chung S.; et al. (enero de 2018). "Un conjunto de fases ópticas a gran escala integrado monolíticamente en CMOS de silicio sobre aislante". IEEE Journal of Solid-State Circuits . 53 (1). IEEE: 275–296. Bibcode :2018IJSSC..53..275C. doi :10.1109/JSSC.2017.2757009. S2CID  1279064.
  6. ^ Aflatouni F.; et al. (4 de agosto de 2015). "Sistema de proyección nanofotónica". Opt. Express . 23 (16). Sociedad Óptica de América: 21012–21022. Bibcode :2015OExpr..2321012A. doi : 10.1364/OE.23.021012 . PMID  26367953. S2CID  15059522.
  7. ^ Fatemi R.; et al. (2016). Una cámara OPA unidimensional heterodina sin lente. Conferencia sobre láseres y electroóptica, OSA Technical Digest (2016). Optical Society of America. pp. STu3G.3 . Consultado el 13 de febrero de 2019 .
  8. ^ ab Wowk B. (1996). "Óptica de matriz en fase". En BC Crandall (ed.). Especulaciones moleculares sobre la abundancia global . MIT Press . págs. 147–160. ISBN 0-262-03237-6. Consultado el 18 de febrero de 2007 .
  9. ^ Eshel, Tamir (7 de marzo de 2014). "La exitosa prueba EXCALIBUR acerca a DARPA a los láseres compactos de alta energía". defense-update.com . Defense Update . Consultado el 9 de marzo de 2014 .

Enlaces externos