Investigadores australianos del ARC Centre of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems (TMOS) han desarrollado un filtro de visión nocturna ultrafino, más delgado que una lámina de plástico, que puede integrarse en gafas convencionales. Esta innovadora tecnología permite a los usuarios ver simultáneamente luz infrarroja y visible. Esta solución podría transformar la visión nocturna, haciéndola accesible y práctica para el uso diario.

La Evolución de la Tecnología de Visión Nocturna

La tecnología de visión nocturna ha sido tradicionalmente dominio del ejército, cazadores y fotógrafos debido a la necesidad de equipos voluminosos y pesados. Estos dispositivos, que pueden pesar hasta un kilogramo, convierten la luz infrarroja en visible a través de un proceso complejo y requieren refrigeración criogénica para reducir el ruido térmico. Este proceso incluye varias etapas: los fotones infrarrojos pasan por una lente y golpean un fotocátodo, convirtiéndose en electrones. Luego, estos electrones son amplificados y finalmente convertidos de nuevo en fotones visibles mediante una pantalla de fósforo.

Innovación en Miniaturización

Los investigadores de TMOS de la Universidad Nacional Australiana han realizado avances significativos en la reducción del tamaño y peso de la tecnología de visión nocturna. Su trabajo, publicado en la revista Advanced Materials, presenta un filtro infrarrojo que utiliza una metasupeficie de niobato de litio no local para mejorar la visión. Esta nueva tecnología simplifica el proceso al permitir que los fotones infrarrojos pasen a través de una única metasupeficie, resonando con un haz de bombeo que incrementa directamente la energía de los fotones al espectro visible sin necesidad de conversión electrónica.

Combinando Luz Infrarroja y Visible

Una de las mayores ventajas de esta nueva tecnología es su capacidad para fusionar la luz infrarroja y visible en una sola imagen. Los sistemas tradicionales capturan imágenes de cada espectro por separado, pero la tecnología de upconversion basada en metasupeficies integra ambos espectros en una sola imagen, proporcionando una vista más clara y comprensiva.

Inicialmente, los investigadores utilizaron una metasupeficie de arseniuro de galio, pero posteriormente cambiaron a niobato de litio. Este material es completamente transparente en el rango visible, haciendo la tecnología más eficiente y capaz de dispersar el haz de fotones sobre un área más amplia, reduciendo la pérdida angular de datos.

Desafíos y Logros

Laura Valencia Molina, autora principal del estudio, explicó los desafíos enfrentados: “La conversión de infrarrojo a visible de alta eficiencia ha sido considerada imposible debido a la pérdida angular inherente en las metasupeficies no locales. Hemos superado estas limitaciones y demostrado experimentalmente la conversión de imagen de alta eficiencia”.

Este avance demuestra la conversión de luz infrarroja de 1550 nm, comúnmente utilizada en telecomunicaciones, en luz visible de 550 nm, a la cual los ojos humanos son muy sensibles. Esta es una demostración significativa de imagen de alta resolución en upconversion, siendo la primera en metasupeficies no locales.

Aplicaciones Futuras y Potencial de Investigación

Rocío Camacho Morales, otra autora clave, destacó las implicaciones más amplias de su trabajo: “Esta es la primera demostración de imagen de alta resolución en upconversion de 1550 nm a 550 nm en una metasupeficie no local. La investigación futura incluirá la expansión del rango de longitudes de onda sensibles del dispositivo, apuntando a obtener imágenes de infrarrojo de banda ancha, así como explorar el procesamiento de imágenes, incluyendo la detección de bordes”.

Impacto en Diversas Industrias

Las aplicaciones potenciales de esta tecnología son vastas. Dragomir Neshev, investigador principal, señaló: “Estos resultados prometen oportunidades significativas para las industrias de vigilancia, navegación autónoma y imagen biológica, entre otras. Reducir el tamaño, peso y requisitos de energía de la tecnología de visión nocturna es un ejemplo de cómo las meta-ópticas y el trabajo que TMOS está realizando son cruciales para la Industria 4.0 y la futura miniaturización extrema de la tecnología”.

La tecnología desarrollada por TMOS no solo promete revolucionar la visión nocturna sino también abrir nuevas oportunidades en diversas áreas, desde la seguridad hasta la biomedicina. La capacidad de ver tanto la luz visible como la infrarroja en un formato ligero y práctico tiene el potencial de transformar la forma en que interactuamos con nuestro entorno, especialmente en condiciones de poca luz.

Reflexiones finales

La integración de la tecnología de visión nocturna en gafas convencionales representa un avance significativo hacia la accesibilidad y practicidad en el uso diario. Este desarrollo no solo mejora la eficiencia energética sino que también abre una gama de nuevas aplicaciones. La posibilidad de ver en la oscuridad sin la necesidad de equipos voluminosos y pesados es un paso adelante en la tecnología óptica y podría tener un impacto profundo en múltiples industrias.