Lentes de cámara: ¿Qué es una superlente?

Un “Superlens” no es una lente de cámara en absoluto.

Cualquier fuente de una señal óptica (o más bien, una imagen ) tendrá no solo un espectro de frecuencia de su salida, sino también un espectro espacial . El espectro de frecuencia es básicamente lo que los colores provienen de la imagen, y el espectro espacial es donde van los colores.

Cualquier onda puede describirse como un conjunto de ondas planas, descritas como
[matemáticas] exp (\ imath \ vec {k} \ bullet \ vec {r} – \ omega t) [/ matemáticas]
donde [math] \ omega [/ math] es la frecuencia temporal (o cuántas veces oscila por segundo) y [math] \ vec {k} [/ math] es el número de onda (o, si lo congelas a tiempo, cuántas oscilaciones caben en una cantidad dada de espacio). Este número de onda puede ser real, en el que verías que la ola se desplaza hacia afuera, o puede ser imaginario, en el que estaría presente pero no se movería, solo se volvería más pequeño a medida que avanzas.


Lo que muestra este diagrama son solo los componentes de propagación de la imagen. Sin embargo, el espectro espacial puede y contiene componentes evanescentes , componentes que no tienen una propagación de onda real.

Las lentes reales están limitadas por difracción porque solo captan el espectro espacial real compuesto por números de onda reales , no el espectro espacial imaginario , compuesto por números de onda imaginarios . Explicar completamente por qué requiere aproximadamente un mes de una clase de nivel de posgrado, más las necesarias de pregrado, por lo que no me molestaré en explicarlo aquí.

Una superlente, por otro lado, está hecha de un metamaterial de índice negativo o de un cristal fotónico con dispersión adaptada para producir refracción negativa. Estos dispositivos refractan la luz opuesta a la forma en que lo hacen los materiales normales:
Nuevamente, una explicación muy larga de por qué esto capturará el espectro espacial imaginario, pero lo hace.

¿Por qué esto lo convierte en una súper lente? ¿Y cuál es su aplicación práctica?

Respuesta: La superlente pasa por alto el límite de difracción impuesto a las lentes estándar.

El límite de difracción proviene de la falta de capacidad de una lente estándar para reconstruir la parte imaginaria del espectro espacial, o la parte evanescente de la imagen. Por lo tanto, cualquier cosa que pueda captar la parte evanescente le permitirá tomar imágenes de sublongitud de onda, lo que es útil para obtener imágenes ópticas de cosas que son más pequeñas que la longitud de onda de la luz utilizada para mirarla.
El propósito de esto sería, por ejemplo, obtener una buena imagen de un virus u otra estructura nanoscópica sin necesidad de usar un microscopio electrónico de barrido, ya que una imagen puede resolverse aunque sea más pequeña que la longitud de onda de la luz ultravioleta .