Los hologramas son útiles para algo más que adornos de aspecto interesante en las tiendas de regalos. Los científicos de materiales los han utilizado para aplicaciones desde medidores de tensión / deformación hasta sistemas de almacenamiento de datos. Resulta que también serían útiles para hacer espejos extraordinariamente ligeros y flexibles para telescopios espaciales. Un nuevo estudio dirigido por investigadores del Instituto Politécnico Rensselear muestra cómo podría suceder eso.
Lente holográfica que muestra un espectro de luz completo. Crédito – RPI
El estudio, publicado en Nature Scientific Reports, detalla una técnica para crear una lente enrollable utilizando un recubrimiento holográfico. Las lentes enrollables en los telescopios se han buscado durante mucho tiempo, ya que permiten que una lente mucho más grande, potencialmente de muchos metros de diámetro, encaje en un carenado que tradicionalmente podría albergar un espejo de vidrio sólido, inflexible y mucho más pequeño.
Cómo moldear un espejo de cristal gigante para el telescopio más grande del mundo.
Crédito – Canal de YouTube IEEE Spectrum
El material enrollable ha existido durante mucho tiempo, por lo que tener un sustrato que se pueda enrollar para encajar en un carenado no es una idea nueva. Los paneles solares han sido diseñados para desplegarse durante décadas, aunque a veces ni siquiera eso funciona. Sin embargo, los paneles solares no tienen que ser tan eficientes para enfocar la luz de las estrellas como lo sería un espejo de telescopio. Ahí es donde entran los hologramas.
Los investigadores de RPI desarrollaron un recubrimiento holográfico que se puede colocar sobre un sustrato flexible que puede “separar la luz con súper sensibilidad o enfocar la luz con alta resolución”, según la autora Mei-Li Hsieh. Esas dos características lo harían particularmente útil como instrumento clave en un telescopio.
¿Qué es exactamente una lente de Fresnel? Se usan comúnmente en los faros, así que aquí hay uno para explicar.
Crédito – Canal de YouTube del faro de San Agustín
Juntos, el recubrimiento y el sustrato crean un sistema similar a una lente Fresnel . Estos caballos de batalla de larga data de la industria óptica tienen una gran apertura y una distancia focal corta, pero son significativamente menos voluminosos que los lentes estándar con las mismas especificaciones. Averiguar cómo diseñar un revestimiento que crearía efectivamente una lente de este tipo requirió mucho trabajo matemático, pero la Dra. Hsieh y su equipo parecen haberlo resuelto. Una vez que se resolvieron las matemáticas, el grupo pasó a construir un sistema.
Usando dos fuentes de luz muy cercanas, el equipo creó haces de luz que imprimieron la película holográfica que cubre el sustrato. La superposición de patrones de convergencia e interferencia unos sobre otros puede crear una película que tiene alta resolución o se divide en sus espectros constituyentes.
Configuración de demostración del sistema de hologramas.
Crédito: Hsieh et al.
Hasta ahora, el equipo solo ha probado esta técnica de creación de lentes como un experimento; todavía tiene un largo camino por recorrer antes de que esté listo para lanzarse en un satélite y comenzar a recolectar la luz de las estrellas. Sin embargo, con más trabajo de desarrollo, este tipo de lente liviana y enrollable podría convertirse en una tecnología revolucionaria para telescopios espaciales a gran escala en el futuro.
Referencia:
Mei-Li Hsieh y col . “ Realización experimental de un holograma de Fresnel como elemento óptico de resolución súper espectral ”. Scientific Reports 11 , 20764 (2021).
