Achromatic Metasurface – Lente plana ultrafina, apocromática

La Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) ha desarrollado –en una evolución de un prototipo mostrado en 2012– una lente ultrafina, absolutamente plana, de corrección apocromática cuya potencia pude ajustarse de antemano mediante algoritmos.

La lente está fabricada sobre un sustrato de vidrio sobre el que “se montan”, mediante nanotecnología, minúsculas antenas de silicio capaces de concentrar la luz. Los ingenieros definen ese artificio como una “metasuperficie”.
En definitiva, podemos fabricar lentes convergentes o divergentes, sin aberraciones cromáticas, esto es apocromáticas, totalmente planas y de un espesor mínimo.

Hasta ahora, las lentes planas ultradelgadas adolecían del problema de toda lente refractiva cuando se empleaba para alterar la dirección de la luz de amplio espectro de banda, como lo es –por ejemplo– la luz “blanca” con la que fotografiamos, que no es otro que el enfocar cada longitud de onda de ese espectro –cada color– en un plano distinto, generando aberraciones cromáticas.

Las lentes refractivas normales producen dispersión de color (arriba) que puede compensarse parcialmente añadiendo otras lentes en vidrio óptico de características diferentes para crear un “acromático” (centro) para centrar dos colores, o incluso un “aprocromático” (abajo, erróneo, pues debe decir Apochromatic), para centrar hasta tres colores.
Pues bien, las lentes de “metasuperficie” creadas en SEAS, ofrecen corrección aprocromática en una lente plana, de espesor mínimo. Imagen © Patrice Genevet, Federico Capasso y Francesco Aieta, Harvard SEAS

Las nanoantenas incorporadas en la nueva lente plana realizan una compensación para esas diferencias de longitud de onda y permiten enfocar hasta tres haces de luz de diferente color (longitud de onda) en un solo punto en lo que venimos en llamar corrección aprocromática. El nuevo elemento óptico recibe el nombre de "Achromatic Metasurface" (AM).

De izquierda a derecha, Francesco Aieta, Federico Capasso, y Patrice Genevet, parte del equipo, junto con Mikhail Kats, ausente. imagen © Eliza Grinnell (Harvard SEAS)

Lo que podríamos hacer a partir de ahora –cuando el coste de producción en masa lo permita– es emplear una sola lámina ultrafina –la nueva lente plana– para sustituir unas cuantas gruesas y pesadas lentes –aesféricas incluidas– de vidrio óptico, convencionales.

Lo que eso podría suponer para la óptica fotográfica, lo podéis fácilmente imaginar: objetivos de carácter pancake, para muchas focales, con corrección de aberraciones cromáticas superior a todo lo conocido en la actualidad. Ahora, nos faltan por conocer datos tales como el rango de índices de refracción que se pueda llegar a "programar" en esas "nanoantenas".

Notas: un nanómetro es igual a 1^-9 metros, esto es una mil-milonésima de metro
Fuentes:
SEAS
Science