Un equipo de investigación de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong, en colaboración con la Universidad de Fudan y la Universidad de Hong Kong, ha desarrollado una nueva tecnología de holografía vectorial que utiliza una metasuperficie ultradelgada para generar imágenes holográficas que codifican simultáneamente información de intensidad y polarización. Este avance abre nuevas vías para la aplicación de la holografía en sistemas ópticos integrados.
Mientras que los sistemas holográficos tradicionales dependen de complejos dispositivos de interferencia óptica, y los métodos computacionales como el algoritmo Gerchberg-Saxton simplifican el proceso de diseño pero solo producen hologramas escalares con polarización uniforme, la nueva tecnología de holografía vectorial logra un control preciso sobre la fase y la conversión de polarización mediante el diseño de meta-átomos con estructura metal-aislante-metal. Los dispositivos de metasuperficie tienen un espesor de solo un cuarto de la longitud de onda de trabajo, con un tamaño de muestra inferior a 200×200μm², lo que les confiere una excelente adaptabilidad para la integración.
El equipo de investigación combinó el algoritmo GS con la técnica de descomposición de ondas para calcular las propiedades de dispersión requeridas para cada meta-átomo. Ajustando parámetros geométricos y ángulos de rotación, se logró el control de la fase de reflexión y el estado de polarización aprovechando la resonancia estructural y la fase de Pancharatnam-Berry. En experimentos realizados en la banda del infrarrojo cercano de 1064 nanómetros, los investigadores fabricaron con éxito hologramas vectoriales con patrones complejos como relojes, flores y pájaros.
Los resultados experimentales muestran que estas imágenes holográficas presentan estados de polarización diferentes en distintas regiones, generando efectos de cambio dinámico cuando se observan a través de un polarizador giratorio. Esta característica ofrece nuevas posibilidades para aplicaciones de cifrado óptico y anti-falsificación. Uno de los dispositivos alcanzó una eficiencia de conversión de casi el 68%, superando a sistemas anteriores de holografía vectorial.
Este estudio establece una plataforma versátil para la tecnología de holografía vectorial eficiente e independiente de la polarización. La compatibilidad de su diseño ultradelgado con la fotónica en chip muestra su potencial de aplicación en áreas como el almacenamiento seguro de datos, tecnologías anti-falsificación y sistemas ópticos integrados. El método también es aplicable a otros rangos de longitud de onda y modos de transmisión, y se espera que el uso futuro de materiales dieléctricos mejore aún más el rendimiento.
