O controle preciso do foco da luz é essencial para aplicações que vão desde a microscopia e cirurgia a laser até a óptica quântica e telecomunicações. No entanto, as soluções existentes frequentemente dependem de componentes externos grandes e complexos, que limitam a integração e a velocidade.
Em um novo estudo publicado na Light: Science & Applications, pesquisadores liderados pelo Professor Markus A. Schmidt, do Instituto Leibniz de Tecnologia Fotônica e da Universidade Friedrich Schiller, em Jena, Alemanha, introduziram uma solução inovadora: a Metafibra sintonizável. Este dispositivo totalmente integrado em fibra utiliza um holograma de fase impressa em 3D diretamente na extremidade de uma fibra de núcleo duplo para alcançar controle remoto do foco, simplesmente ajustando a potência relativa entre os modos guiados da fibra.
O holograma é projetado para ser sensível a mudanças no padrão de interferência da luz emitida por cada núcleo, permitindo uma alteração na posição do ponto focal sem a necessidade de partes móveis. Resultados experimentais confirmam que uma modulação precisa e contínua do foco de mais de 3 micrômetros pode ser alcançada, mantendo alta qualidade do feixe.
Essa nova abordagem permite um foco sintonizável compacto, robusto e rápido usando fibras ópticas, avançando significativamente o campo da fotônica reconfigurável. As aplicações potenciais incluem aprisionamento óptico de alta velocidade, ferramentas endoscópicas integradas para diagnósticos ou cirurgias minimamente invasivas, e melhor roteamento de sinais em sistemas de comunicação por fibra.
A sintonização da Metafibra surge inteiramente da modulação de potência — um método muito mais rápido do que as abordagens mecânicas tradicionais ou baseadas em cristal líquido — e é compatível com sistemas de fibra existentes. Isso a torna ideal para implementação rápida em aplicações de pesquisa e industriais.
O estudo marca um marco na integração fotônica em fibra e abre caminhos empolgantes para o desenvolvimento de sistemas ópticos baseados em fibra de nova geração.
Uma imagem ilustrativa do controle de potência, totalmente integrado em fibra, do foco espacial usando um holograma 3D impresso em fase, acoplado a uma fibra de núcleo duplo de modo único, é apresentada. Para ilustrar o princípio funcional, duas feixes de luz focados relacionados a duas diferenças de potência relativa dos modos guiados são mostrados. O inseto à esquerda do meio mostra um exemplo da distribuição de intensidade dos feixes Gaussian interferidos no plano do holograma quando a potência nos modos é igual. As imagens no canto superior direito e no centro mostram as imagens do holograma 3D impresso e da seção de expansão na extremidade da fibra de núcleo duplo, respectivamente. O inseto inferior mostra a sintonia do foco espacial com uma mudança total de foco de mais de 3 µm ao ajustar a diferença de potência relativa dos dois núcleos da fibra.
