Lentes de visión nocturna: Finas y ligeras para un uso universal en la oscuridad
DALL-E
Ya sea en un paseo nocturno o simplemente para orientarse en una casa o un parque poco iluminados, hay innumerables situaciones en las que ponerse unas lentes de visión nocturna podría resultar increíblemente útil.
Imagine un mundo en el que lo invisible se hace visible con la simple aplicación de una tecnología innovadora. Pronto será posible gracias a un avance tecnológico que permitirá a los consumidores acceder a una película o lente ultrafina, de un grosor comparable al de un envoltorio, capaz de desvelar el mundo oculto más allá de la percepción óptica humana.
Científicos del Centro ARC de Excelencia en Sistemas Metaópticos Transformativos (TMOS) de Australia se han esforzado por hacer que la visión nocturna sea cómoda y llevable, eliminando la necesidad de voluminosos y costosos auriculares y lentes.
Sus recientes descubrimientos racionalizan el intrincado procesamiento de la luz en una vía más sencilla y condensada. Básicamente, este avance permite empaquetar la tecnología como una película de visión nocturna que pesa menos de un gramo y se acopla fácilmente a las monturas de lentes existentes.
Revolucionar las actividades nocturnas con monturas corrientes
Imagínese un par de gafas de visión nocturna que se asemejen a unas gafas normales de lectura o de conducir y que transformen nuestra forma de realizar actividades nocturnas. Las ventajas potenciales son enormes, desde localizar a una mascota durante un paseo nocturno por el parque hasta mejorar la seguridad al conducir o caminar.
Entonces, ¿por qué no hemos adoptado ya estas gafas de visión nocturna? La visión nocturna tradicional se basa en un complejo sistema en el que los fotones de luz pasan a través de una lente objetiva a un tubo electrónico intensificador de imagen compuesto por dos componentes cruciales.
En primer lugar, el fotocátodo convierte los fotones en electrones, que pasan a la placa de microcanales, provista de millones de agujeros para amplificar drásticamente el recuento de electrones. Posteriormente, los electrones chocan contra una pantalla recubierta de fósforo, lo que hace que emitan un resplandor verde que ilumina la escena observada a través del sistema de visión nocturna.
TMOS
En la actualidad, es comprensiblemente inviable condensar este método en un trozo ultrafino de película de plástico.
Los investigadores de TMOS utilizaron una tecnología de conversión ascendente basada en la metasuperficie, que agiliza el procesamiento de los fotones de luz. A través de una metasuperficie resonante, los fotones interactúan con un haz de bombeo.
La metasuperficie de niobato de litio mejora la energía de los fotones y elimina componentes voluminosos
La metasuperficie de niobato de litio no local aumenta la energía de los fotones, desplazándolos directamente al espectro de luz visible, sin necesidad de convertirlos en electrones. Este enfoque elimina la necesidad de refrigeración criogénica, habitual en la visión nocturna tradicional para obtener imágenes más nítidas, reduciendo así los voluminosos componentes de las gafas.
TMOS
El investigador principal, Dragomir Neshev, declaró: «Estos hallazgos ofrecen perspectivas significativas para sectores como la vigilancia, la navegación autónoma y la obtención de imágenes biológicas. La reducción de las demandas de tamaño, peso y potencia de la tecnología de visión nocturna ejemplifica la importancia de la metaóptica y las contribuciones de TMOS a la Industria 4.0 y la tendencia futura de miniaturización extrema de la tecnología.”
Captura de luz visible e infrarroja en una sola imagen de alta calidad
Además, esta innovadora tecnología captura tanto la luz visible como la no visible (infrarroja) en una sola imagen a través de la lente. A diferencia de los sistemas tradicionales que capturan vistas separadas de cada espectro, este avance garantiza imágenes idénticas para los usuarios, lo que se traduce en una visión de mayor calidad de los entornos oscuros.
Rocío Camacho Morales, autora del trabajo, señala: «Se trata de la primera demostración de imágenes de alta resolución por conversión ascendente de luz infrarroja de 1550 nm a luz visible de 550 nm utilizando una metasuperficie no local. Elegimos estas longitudes de onda porque 1550 nm se utiliza habitualmente en telecomunicaciones y 550 nm representa la luz visible, muy sensible para el ojo humano”. Las investigaciones futuras pretenden ampliar la sensibilidad del dispositivo a una gama más amplia de longitudes de onda, conseguir imágenes IR de banda ancha y explorar técnicas de procesamiento de imágenes como la detección de bordes”.
Este reciente avance se basa en su anterior investigación sobre visión nocturna utilizando una metasuperficie de arseniuro de galio. En este estudio, los investigadores descubrieron que la metasuperficie de niobato de litio permite un procesamiento más eficaz de la luz en una superficie mayor.
Laura Valencia Molina, autora principal, ha señalado: «Algunos han considerado imposible la conversión ascendente de alta eficiencia de luz infrarroja a luz visible debido a la pérdida angular inherente a las metasuperficies no locales. Sin embargo, hemos superado estos retos y demostrado experimentalmente una conversión ascendente de imagen de alta eficiencia.”
«Muchos han afirmado que la conversión ascendente de alta eficiencia de luz infrarroja a luz visible es inalcanzable debido a la importante pérdida de información causada por la pérdida angular inherente a las metasuperficies no locales», afirma la autora principal Laura Valencia Molina. «Sin embargo, hemos superado estas limitaciones y demostrado con éxito la conversión ascendente de imágenes de alta eficiencia en nuestros experimentos».
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