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Los metamateriales ópticos y sus propiedades inusuales

La óptica no lineal es sumamente importante para controlar la luz en aplicaciones de procesamiento de la información, generación de señales para comunicaciones ópticas y captación de luz para aprovechar la energía solar. Un grupo de investigadores financiado por la Unión Europea ha ampliado todavía más su campo de trabajo en metamateriales de diseño con propiedades no convencionales.
Los metamateriales ópticos y sus propiedades inusuales
Se han hallado metamateriales diseñados artificialmente con propiedades que no se presentan en los materiales naturales. El intrincado comportamiento de este nuevo tipo de materiales electromagnéticos es interesante tanto desde el punto de vista teórico como desde el punto de vista práctico. Ya se han desarrollado metamateriales con respuestas lineales que se pueden utilizar para mejorar sensores e incluso para permitir la invisibilidad mediante la ocultación.

Del mismo modo, el estudio de la física innovadora de los metamateriales no lineales podría revolucionar el campo de la óptica no lineal. En el marco del proyecto META-PHOT (Light-matter interaction in smart optical materials), financiado por la Unión Europea, un grupo de investigadores estudió el origen y el diseño de las no lineales con especial hincapié en sus aplicaciones en dispositivos ópticos.

El equipo de META-PHOT diseñó nuevos efectos ópticos que resultan de la interacción de la luz con una lámina ultradelgada de un material estructurado artificialmente encima de una lámina de un material convencional. Es importante destacar que se demostró un nuevo concepto de manipulación local de la fase que tiene lugar cuando la luz atraviesa esta metasuperficie, basado en la presencia de nanoestructuras plasmónicas.

Se organizaron antenas plasmónicas de tamaño nanométrico con el fin de generar un estado de polarización de la luz específico: la polarización circular. Sobre la base de este diseño de antena, la longitud focal de una lente ultradelgada depende del estado de polarización, lo cual permite reconfigurar fácilmente el sistema óptico.

En sus experimentos, los investigadores utilizaron una lámina ultradelgada de antenas plasmónicas bien definidas con un grosor de tan solo una fracción de la longitud de onda de la luz utilizada. Mediante un láser sintonizable se obtuvo la longitud de onda deseada con el fin de evaluar su rendimiento y obtener una prueba de las reglas de selección de procesos no lineales en materiales naturales.

Además de la lente ultrafina, se desarrolló un nuevo acoplador de ondas electromagnéticas superficiales que podría excitar las ondas direccionales a lo largo de la metasuperficie. Sin embargo, más allá de la posibilidad de intensificar la interacción luz-materia, en las metasuperficies surgen otros muchos procesos ópticos no lineales fascinantes que merecen un estudio más a fondo.

META-PHOT resaltó las posibilidades de ajustar los procesos no lineales al diseñar elementos ópticos totalmente nuevos para dispositivos ópticos nanométricos, que sin duda ampliarán el horizonte de sus aplicaciones.

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Palabras clave

Metamateriales ópticos, óptica no lineal, META-PHOT, interacción luz-materia, dispositivos nanoópticos
Número de registro: 175034 / Última actualización el: 2017-05-17
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