Óptica de matriz faseada - Enciclopedia

La óptica de array fase es la tecnología de controlar la fase y amplitud de ondas de luz transmitidas, reflejadas o capturadas (recibidas) por una superficie bidimensional utilizando elementos de superficie ajustables. Un array óptico fase (OPA) es el análogo óptico de un array de ondas de radio fase. Al controlar dinámicamente las propiedades ópticas de una superficie a una escala microscópica, es posible guiar la dirección de los rayos de luz (en un transmisor OPA) o la dirección de visión de los sensores (en un receptor OPA), sin piezas móviles. La guía de rayos de array fase se utiliza para conmutación óptica y multiplexación en dispositivos óptoelectrónicos y para apuntar rayos láser a una escala macroscópica.

Patrones complicados de variación de fase pueden utilizarse para producir elementos ópticos difractivos, como lentes virtuales dinámicas, para la concentración o división de rayos, además de la apuntación. La variación dinámica de fase también puede producir hologramas en tiempo real. Los dispositivos que permiten un control detallado y direccional de fase en dos dimensiones son un tipo de modulador de luz espacial (SLM).

Transmisor
Un transmisor de array óptico fase incluye una fuente de luz (láser), divisores de potencia, desplazadores de fase y un array de elementos radiantes. La luz de salida de la fuente láser se divide en varias ramas utilizando un árbol de divisor de potencia. Cada rama luego se alimenta a un desplazador de fase ajustable. La luz desplazada en fase se introduce en un elemento radiante (una antena nanofotónica) que acopla la luz al espacio libre. La luz radiada por los elementos se combina en el campo lejano y forma el patrón lejano del array. Al ajustar el desplazamiento de fase relativo entre los elementos, se puede formar y guiar un rayo.

Receptor
En un receptor de array óptico fase, la luz incidente (generalmente luz coherente) en una superficie se captura por una colección de antenas nanofotónicas que se colocan en un array 1D o 2D. La luz recibida por cada elemento se desplaza en fase y se pondera en amplitud en un chip. Estos señales se suman luego en el dominio óptico o electrónico para formar un rayo de recepción. Al ajustar los desplazamientos de fase, el rayo de recepción se puede guiar a diferentes direcciones, y se recoge selectivamente la luz incidente desde cada dirección.

Aplicaciones
En la nanotecnología, la óptica de array fase se refiere a arrays de láseres o SLM con elementos de fase y amplitud direccional más pequeños que la longitud de onda de la luz. Aunque aún teóricos, tales arrays de alta resolución permitirían una visualización tridimensional extremadamente realista mediante holografía dinámica sin órdenes no deseados de difracción. También se han sugerido aplicaciones para armas, comunicaciones espaciales y camuflaje óptico para la invisibilidad.
El programa Excalibur de DARPA apunta a proporcionar una corrección en tiempo real de la turbulencia atmosférica para un arma láser.
La organización Breakthrough Starshot ha propuesto utilizar arrays fase para apuntar y guiar con precisión rayos láser de propulsión para una nave hipotética de vela solar de gramo o flota de naves de gramo.

Ver también
Holografía
Array fase
Modulador de luz espacial

Referencias

Enlaces externos
Óptica de array fase
Animación de guía de rayos utilizando arrays fase en YouTube