¿Es posible controlar la luz difractada por una red de difracción?
Manuel Carlevaro. Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos (CONICET - UNLP).
Este artículo ha sido financiado por el proyecto INVOFI de la Asociación Física Argentina.
¡Sí!...y se logra empleando elementos dispersores distribuidos de forma determinada. Científicos argentinos han estudiado en forma numérica este fenómeno y lograron dicho dominio utilizando un conjunto de cilindros de sección circular. Lo que es aún más sorprendente es que la predicción de las direcciones en que se intensificarán la luz reflejada y la luz transmitida es independiente del material de los cilindros y de la polarización de la luz incidente.
Este control es posible a partir de un efecto meramente geométrico. La estructura en estudio posee lo que los investigadores denominan “doble período”, la cual está formada por un número determinado de cilindros circulares de igual radio uno al lado del otro, cuya distancia entre centros se mantiene constante. Este sub-arreglo se repite un cierto número de veces y conforma una especie de “red de cables” inmersa en aire como se observa en la figura. La presencia de esta geometría en particular, modifica tanto la respuesta de la intensidad de la luz reflejada como la de la luz transmitida. Este trabajo de investigación no sólo es innovador desde el punto de vista teórico sino que también tiene un acercamiento “realista” pues la estructura con la que se trabaja tiene dimensiones finitas y puede estar formada tanto de un material aislante como de un metal.
El radio de los cilindros modelados fue de 50 nm (un nanómetro, nm, es la milmillonésima parte de un metro) y se los consideró formados tanto de un material metálico, plata, como de un material aislante, sílice. Para un cierto número de cilindros en cada sub-arreglo, iluminando con luz infrarroja y para distintos ángulos de observación, se puede lograr la cancelación o bien la minimización de algunos de los órdenes de la luz difractada en la reflexión y en la transmisión; y si se modifica la cantidad de cilindros en el sub-arreglo es posible lograr la intensificación de otros órdenes, lo cual no ocurre para el caso de una red simple (formada por un único cilindro en cada sub-arreglo). Por lo tanto, la geometría de la estructura dispersora es la causante de, por ejemplo, obtener en ciertas direcciones que la intensidad de la luz reflejada sea despreciable; y lo que es más importante es que estas características se mantienen para cualquier ángulo de incidencia.
El gran interés en el estudio de la respuesta electromagnética de este tipo de estructuras complejas radica en las posibles y prometedoras aplicaciones; algunas de ellas son el diseño de polarizadores y de filtros o bien de superficies que permitan saber de antemano las características de la luz difractada; entre otras.
Este estudio también es aplicable a otras regiones del espectro electromagnético, como por ejemplo las microondas o las ondas milimétricas. Además, en este trabajo se verificó que la obtención de una respuesta específica de cierta clase de estructuras dispersoras es independiente del material con el cual fueron construidas, hecho que facilitaría notablemente su diseño y manufactura.
Trabajo Original: Marcelo Lester, Diana C. Skigin, y Ricardo A. Depine. Control of the diffracted response of wire arrays with double periods. Appl. Opt. 47, 1711-1717 (2008).