Investigadores da Universidade de Pequim, na China, apresentaram uma metalente capaz de projetar duas imagens diferentes a partir da mesma fonte luminosa, dependendo do sentido de propagação da luz. O dispositivo, descrito pelos autores como “metaimageador Janus”, opera de forma totalmente passiva e ocupa uma área de apenas 0,5 × 0,5 mm2.
Como funciona a metassuperfície
A inovação baseia-se em metassuperfícies, camadas planas formadas por nanoantenas que controlam a fase, a amplitude e a polarização da luz incidente. Essas estruturas permitem substituir combinações volumosas de lentes e espelhos por componentes ultrafinos, simplificando sistemas ópticos tradicionais.
No metaimageador desenvolvido em Pequim, as antenas foram desenhadas com o apoio de redes neurais profundas difrativas. O algoritmo ajustou a geometria da superfície para que o feixe de entrada fosse tratado de maneira distinta nos dois sentidos. Quando a luz atravessa a lente numa direção, a imagem projetada permanece inalterada; na direção oposta, o dispositivo transforma o padrão luminoso e devolve uma versão pré-programada da cena.
Imagem assimétrica sem componentes ativos
Dispositivos ópticos assimétricos geralmente recorrem a elementos ativos, como moduladores ou fontes de alimentação externas, para alterar o comportamento da luz. A proposta chinesa elimina essa exigência ao trabalhar apenas com a energia contida no próprio feixe incidente. A operação passiva reduz consumo, simplifica a integração e aumenta a confiabilidade, pontos críticos em aplicações portáteis ou embarcadas.
Nos testes realizados na banda do infravermelho próximo, em 800 nm, o sistema atingiu taxa de quadros de cerca de 10 kHz, suficiente para tarefas de processamento de imagem em tempo real. As medições indicaram elevada correlação entre as saídas obtidas e as imagens de referência estipuladas durante o desenho computacional.
Exemplo prático demonstrado
Para validar o conceito, os pesquisadores projetaram caracteres alfanuméricos no lado frontal da lente. No percurso direto, as letras atravessaram o dispositivo sem alterações, formando a mesma figura do lado oposto. Simultaneamente, no sentido inverso, a metassuperfície converteu o padrão original numa imagem diferente, também previamente definida, exibindo o resultado modificado na face inicial. O comportamento dual rendeu a alusão a Jano, divindade romana com duas faces orientadas em sentidos contrários.
Imagem: Tecnologia Inovação Notícias
Possíveis aplicações
Entre as utilidades sugeridas está a criptografia totalmente óptica. Ao variar o percurso do feixe, o mesmo componente alterna entre transmitir texto simples e produzir conteúdo cifrado, dispensando eletrónica adicional. Outra frente é o armazenamento óptico de alta densidade, onde dados podem ser multiplexados pela direção de leitura, duplicando a capacidade sem ampliar o espaço físico.
Além disso, sistemas de visão industrial, projeção holográfica e sensores compactos podem beneficiar-se da capacidade de manipular a informação visual de forma assimétrica, reduzindo componentes e melhorando a robustez mecânica.
Próximos passos da investigação
Os autores planeiam expandir a operação para comprimentos de onda visíveis e investigar métodos de produção em escala, requisito fundamental para adoção comercial. Também pretendem explorar geometrias que adicionem mais de duas saídas independentes, aumentando a complexidade de codificação disponível num único elemento óptico.
Ao demonstrar que uma metalente passiva consegue gerar simultaneamente uma cópia fiel e uma versão codificada de uma mesma imagem, o trabalho abre caminho para dispositivos ultracompactos com funções até agora restritas a sistemas volumosos ou eletrónicos.
