Control de la luz a microescala
El barrido láser a alta velocidad ha hallado aplicación en la monitorización de objetos en movimiento, en la captura de información transitoria de procesos dinámicos y en la observación de la motilidad biomolecular. Explorar una zona amplia en un tiempo reducido también es una función esencial en los estudios atmosféricos y geológicos y demás actividades similares. Se han propuesto varias técnicas que permiten velocidades de barrido mayores. Por ejemplo, se han empleado espejos galvanométricos para el guiado de haces. La velocidad de barrido de este tipo de espejos mecánicos se ve limitada a aproximadamente cien hercios en operación bidimensional. Sin embargo, ciertas técnicas completamente ópticas que se basan en deflectores acústicos-ópticos han logrado una resolución micrométrica. En el marco del proyecto REALTIMEIMAGING (Real time imaging with near field focusing plates), financiado por la UE, un equipo de investigadores se centró en los dispositivos digitales de microespejos (DMD). Esta tecnología es especialmente adecuada para la captación de imágenes en tiempo real puesto que proporciona un control excepcional sobre los miles de microespejos de un sistema microelectromecánico (MEMS). Conmutando espacialmente la luz a través de matrices de microespejos, los investigadores lograron utilizar DMD como modulares de luz reflectantes digitales. Estos dispositivos alcanzaron velocidades de barrido bidimensional de hasta 32,5 kHz en un rango amplio de longitudes de onda, y el doble de eficiencia en la refracción en comparación a la lograda con la tecnología de pantalla de cristal líquido que se emplea habitualmente. Los DMD también se han usado en sistemas de imagen dispersivos, pero su eficiencia energética relativamente baja suele plantear limitaciones a su rendimiento. El equipo del proyecto REALTIMEIMAGING buscó una alternativa a la manipulación de fase a escala de sublongitud de onda para controlar la luz a escala micrométrica en metasuperficies plasmón-hueco (GPM). Los investigadores prepararon una rejilla de GPM que operase a 1 550 nm para sustituir las rejillas que se utilizan actualmente en los sistemas de imagen dispersivos. Se constató una eficiencia energética de esta matriz de celdas unitarias de hasta un 75,6 %; la resolución alcanzada al incorporarla al sistema de imagen dispersivo llegó hasta los trescientos micrómetros. La manipulación a escala de sublongitud de onda de la fase del frente de onda a longitudes infrarrojas abre la puerta a una amplia gama de aplicaciones en las telecomunicaciones. De hecho, el dispositivo propuesto es plano y, por tanto, es fácil integrarlo con otros componentes, y este será un rasgo clave en la futura miniaturización de sistemas complejos. Por otro lado, ya se han empleado matrices de microespejos MEMS para guiar haces ajustando individualmente los ángulos de los espejos, y se ha logrado captar imágenes en áreas de cinco por cinco milímetros en rangos de tiempo de cincuenta nanosegundos. De todo ello se informa en detalle en un artículo publicado en el Journal of Micro- and Nano-manufacturing.
Palabras clave
Sublongitud de onda, captación de imagen, barrido láser, REALTIMEIMAGING, dispositivos digitales de microespejos, MEMS
