La tecnología Metasurface es una tecnología óptica avanzada que es más delgada, más liviana y capaz de controlar con precisión la luz a través de estructuras sintéticas de tamaño nanométrico que las tecnologías convencionales. Los investigadores de KAIST han superado las limitaciones de las tecnologías de metasuperficies existentes y han diseñado con éxito una metasuperficie Janus capaz de controlar completamente la transmisión de luz asimétrica. Utilizando esta tecnología, también propusieron un método innovador para aumentar significativamente la seguridad al decodificar información solo bajo ciertas condiciones.
KAIST (representado por Kwang Hyung Lee) anunció el 15 de octubre que un equipo de investigación dirigido por el profesor Junghwa Shin del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales ha desarrollado una metasuperficie de Janus que puede controlar completamente la transmisión de luz asimétrica.
Las propiedades asimétricas, que reaccionan de forma diferente según la dirección, desempeñan un papel importante en diversos campos de la ciencia y la ingeniería. El Janus MetaSurface desarrollado por el equipo de investigación implementa un sistema óptico capaz de realizar diversas funciones en ambas direcciones.
Al igual que el dios romano de dos caras Jano, esta metasuperficie exhibe una respuesta óptica completamente diferente dependiendo de la dirección de la luz entrante, operando efectivamente dos sistemas ópticos independientes con un solo dispositivo (por ejemplo, una metasuperficie que actúa como una lente de aumento en una dirección y como cámara polarizada en la otra). En otras palabras, utilizando esta tecnología es posible operar dos sistemas ópticos diferentes (por ejemplo, una lente y un holograma) dependiendo de la dirección de la luz.
Este logro aborda un desafío que no fue abordado por las tecnologías de metasuperficies existentes. La tecnología de metasuperficie convencional tiene limitaciones a la hora de controlar selectivamente tres propiedades de la luz (intensidad, fase y polarización) en función de la dirección de incidencia.
El equipo de investigación propuso una solución basada en principios matemáticos y físicos y logró implementar experimentalmente diferentes hologramas vectoriales en ambas direcciones. Gracias a este logro, demostraron una tecnología de control de transmisión de luz totalmente asimétrica.
Además, el equipo de investigación desarrolló una nueva tecnología de cifrado óptico basada en esta tecnología de metasuperficie. Utilizando la metasuperficie de Janus, implementaron un holograma vectorial que produce diferentes imágenes según la dirección y el estado de polarización de la luz entrante, lo que demuestra un sistema de cifrado óptico que decodifica información solo bajo ciertas condiciones. Aumenta significativamente la seguridad al permitir la codificación.
Se espera que la tecnología sirva como una solución de seguridad de próxima generación, aplicable en diversos campos, como la comunicación cuántica y la transmisión segura de datos.
Además, se espera que la estructura ultrafina de la metasuperficie reduzca significativamente el volumen y el peso de los dispositivos ópticos convencionales, contribuyendo en gran medida al diseño compacto y liviano de los dispositivos de próxima generación.
“Esta investigación permite un control de transmisión totalmente asimétrico de la intensidad, la fase y la polarización de la luz, lo que ha sido durante mucho tiempo un desafío en óptica”, dijo el profesor Zhonghua Shin del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de KAIST. Existe la posibilidad de desarrollar diversas aplicaciones. dispositivos ópticos.” Añadió: “Planeamos continuar desarrollando dispositivos ópticos que aprovechen todo el potencial de la tecnología de metasuperficies para aplicaciones en campos como la realidad aumentada (AR), pantallas holográficas y vehículos autónomos que se pueden realizar en sistemas LiDAR”.
La investigación, en la que Hyeonhee Kim (estudiante de doctorado en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de KAIST) y Junkyu Jung participaron como coautores, se publicó en línea en la revista internacional Advanced Materials y se publicará en octubre. Número 31. (Título del artículo: “Holografía vectorial bidireccional utilizando metasuperficies bicapa y su aplicación al cifrado óptico”)
Esta investigación fue apoyada por el Programa de Desarrollo de Tecnología de Nanomateriales y el Programa de Investigadores de Mitad de Carrera de la Fundación Nacional de Investigación de Corea.
