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Un puente entre la óptica y la electrónica

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Investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard, en colaboración con un equipo de la Universidad de Washington, han desarrollado un sencillo modulador espacial de luz hecho con electrodos de oro cubiertos por una fina película de material electroóptico que cambia sus propiedades ópticas en respuesta a señales eléctricas.

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Los moduladores espaciales de luz son componentes ópticos habituales que se encuentran en todo tipo de aparatos, desde proyectores de cine en casa hasta la más avanzada tecnología de imagen láser y computación óptica. Estos componentes pueden controlar varios aspectos de una luz, como la intensidad o la fase, píxel a píxel. La mayoría de los moduladores de luz espaciales actuales se basan en piezas mecánicas móviles para lograr este control, pero este enfoque da lugar a dispositivos ópticos voluminosos y lentos.

Ahora, investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard, en colaboración con un equipo de la Universidad de Washington, han desarrollado un sencillo modulador espacial de luz fabricado con electrodos de oro cubiertos por una fina película de material electroóptico que cambia sus propiedades ópticas en respuesta a señales eléctricas.

Se trata de un primer paso hacia moduladores de luz espacial más compactos, de alta velocidad y precisos, que algún día podrían utilizarse en todo tipo de aplicaciones, desde la obtención de imágenes hasta la realidad virtual, pasando por las comunicaciones cuánticas y la detección.

La investigación se publica en Nature Communications.

"Este sencillo modulador espacial de luz es un puente entre los ámbitos de la óptica y la electrónica", afirma Cristina Benea-Chelmus, becaria postdoctoral en SEAS y primera autora del trabajo.

"Cuando se interconecta la óptica con la electrónica, se puede utilizar toda la columna vertebral de la electrónica que se ha desarrollado para abrir nuevas funcionalidades en la óptica"

Los investigadores utilizaron materiales electroópticos diseñados por los químicos Delwin L. Elder y Larry R. Dalton en la Universidad de Washington. Cuando se aplica una señal eléctrica a este material, el índice de refracción del mismo cambia. Al dividir el material en píxeles, los investigadores pudieron controlar la intensidad de la luz en cada píxel por separado con electrodos entrelazados.

Con sólo una pequeña cantidad de energía, el dispositivo puede cambiar drásticamente la intensidad de la luz en cada píxel y puede modular eficazmente la luz en todo el espectro visible.

Los investigadores utilizaron los nuevos moduladores espaciales de luz para la proyección de imágenes y la teledetección mediante imágenes de un solo píxel.

"Consideramos que nuestro trabajo marca el inicio de un campo emergente de la electroóptica híbrida orgánica-nanoestructurada con amplias aplicaciones en la obtención de imágenes, el control remoto, la vigilancia del medio ambiente, la óptica adaptativa y el alcance del láser", dijo Federico Capasso, catedrático de Física Aplicada Robert L. Wallace e investigador principal de Ingeniería Eléctrica Vinton Hayes, autor principal del artículo.

La Oficina de Desarrollo Tecnológico de Harvard ha protegido la propiedad intelectual asociada a este proyecto y está explorando oportunidades de comercialización.