TEMPO.CO, Pasadena - Para peneliti Jet Propulsion Laboratory NASA dan California Institute of Technology Amerika mengembangkan lensa optik datar yang inovatif. Lensa ini mampu memanipulasi atau mengatur cahaya dengan cara yang tidak mungkin dicapai dengan perangkat optik konvensional.

Lensa baru ini tidak terbuat dari kaca, melainkan nanopilar silikon. Unsur kimia non-logam ini mempunyai sifat semikonduktor yang biasa digunakan dalam pembuatan sirkuit elektronik.

Alat baru ini secara tepat diatur dalam pola sarang lebah atau hexagonal untuk membuat permukaan metamaterial yang dapat mengontrol jalan dan sifat lintasan gelombang cahaya. Komponen-komponen optik inilah yang mampu memanipulasi cahaya.

"Lensa datar ini membantu kita membuat lebih banyak rakitan pencitraan padat dan kuat," kata Mahmood Bagheri, insinyur perangkat mikro di Jet Propulsion Laboratory, memaparkan penelitiannya yang dimuat dalam Nature Nanotechnology, 3 September 2015.

Aplikasi perangkat ini meliputi mikroskop canggih, monitor, sensor, dan kamera yang dapat diproduksi secara massal dengan menggunakan teknik sama yang digunakan untuk memproduksi microchip komputer.

"Saat ini komponen sistem optik dibuat satu per satu dan kerap dirakit secara manual," kata peneliti utama Andrei Faraon, asisten profesor fisika terapan dan ilmu material di Caltech. "Tapi teknologi baru ini sangat mirip dengan yang digunakan untuk mencetak cip semikonduktor menjadi lapisan silikon, sehingga Anda bisa memproduksi jutaan sistem mikroskop atau kamera sekaligus."

Di bawah mikroskop pemindai elektron, permukaan metamaterial baru buatan itu menyerupai hutan yang habis ditebang dan menyisakan tunggul pohon saja. Setiap tonggak silikon atau pilar memiliki penampang elips. Dengan membedakan diameter masing-masing pilar dan membuat pilar berotasi pada sumbunya, para peneliti mampu memanipulasi fase ini dan polarisasi lintasan cahaya secara simultan.

Fase tersebut harus dilakukan dengan pemisahan puncak gelombang cahaya; gelombang cahaya pada saat fase satu sama lain bergabung untuk menghasilkan satu gelombang lebih kuat. Memanipulasi fase ini mempengaruhi berapa derajat cahaya dibiaskan, yang pada gilirannya mempengaruhi apakah gambar di dalam atau di luar fokus. Polarisasi merujuk pada cara beberapa gelombang cahaya hanya bergerak pada arah tertentu, sedangkan gelombang pada sinar matahari secara alami bergerak di semua arah.

Memanipulasi polarisasi cahaya sangat penting untuk pengoperasian mikroskop, kamera, dan monitor canggih. Kontrol polarisasi juga memungkinkan gadget sederhana seperti kacamata 3-D dan kacamata hitam terpolarisasi.

"Sebuah mikroskop modern memiliki banyak komponen yang harus dirakit dengan hati-hati," kata Faraon. "Tapi dengan platform kami, kita dapat membuat masing-masing komponen optik dan menumpuknya dengan mudah menggunakan proses otomatis. Tebal setiap komponen hanya sepersejuta meter atau kurang dari seperseratus rambut manusia."

Selain itu, yang baru, lensa datar dapat digunakan untuk memodifikasi bentuk berkas cahaya sesuka kita. Laser semikonduktor biasanya memancarkan berkas elips yang sulit diolah. Komponen optik metasurface baru ini bisa menggantikan sistem optik mahal yang biasa digunakan untuk memutar berkas itu. Ukuran perangkat yang mungil juga mempermudah pembuatan perangkat yang lebih ringkas.

SCIENCE DAILY | PHYS | AHMAD NURHASIM