Axicón espiral difractivo de cristal líquido variable plano que permite la generación perfecta de haces de vórtice

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 2385 (2023) Citar este artículo

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Se presenta un axicon espiral difractivo variable (DSA) transparente basado en una sola celda LC. El DSA fabricado se puede cambiar entre 24 configuraciones diferentes, 12 convergentes y 12 divergentes, donde el ángulo de salida varía en función de la carga topológica aplicada. El área activa del dispositivo se crea mediante una técnica de escritura láser directa en sustratos de vidrio recubiertos de óxido de indio y estaño. El cristal líquido se utiliza para modular la fase del haz entrante generando las diferentes configuraciones DSA. El DSA consta de 24 electrodos transparentes en forma de espiral accionados individualmente, cada uno de los cuales introduce un retardo de fase específico. En este artículo se presenta la fabricación y caracterización del DSA sintonizable y se demuestra experimentalmente el rendimiento del DSA y se compara con las simulaciones correspondientes.

Las lentes sintonizables sin partes móviles pueden ajustar la distancia focal modulando espacialmente la trayectoria de la luz. En la literatura1,2,3,4 se proponen varias técnicas para obtener el cambio de enfoque y tienen una amplia gama de aplicaciones que incluyen pantallas5, comunicaciones6, telescopios7, anteojos8 o microscopía9. En todas estas aplicaciones es deseable reducir el tamaño y el peso y al mismo tiempo disminuir la complejidad de las lentes tradicionales con partes móviles10. La amplia gama de aplicaciones de elementos adaptativos ha creado un interés creciente en el diseño y fabricación de lentes sintonizables.

Una forma de ajustar una lente sin cambiar su curvatura es mediante el uso de un cristal líquido nemático (LC). Cuando el frente de onda entrante pasa a través del dispositivo LC, su fase se desplaza según la orientación de las moléculas de LC como resultado de la aplicación de un campo eléctrico externo. Estos dispositivos LC se utilizan para fabricar dispositivos de fase plana únicamente que no afectan otras características del haz11. Dependiendo de la distribución de este campo eléctrico a lo largo del material anisotrópico, la lente puede ser convergente (positiva) o divergente (negativa)12. Se ha presentado una gran cantidad de lentes LC diferentes, como electrodos de orificio y anillo13, lentes difractivas de Fresnel14 y dispositivos complejos de electrodos múltiples15. Todos se caracterizan por un tamaño de diámetro limitado, un rango de ajuste enfocado y/o complejidad de fabricación.

Un axicon es una lente cónica que genera un patrón anular a partir de un haz de luz colimado entrante. Los axicones se describieron por primera vez en la literatura16 como un elemento capaz de representar una fuente puntual en un rango de puntos en un segmento de línea a lo largo del eje óptico. La longitud de este segmento se conoce como profundidad de enfoque (DOF).

El axicon ha sido ampliamente estudiado debido a su cantidad de aplicaciones. Como un axicon puede generar anillos anulares, puede usarse para atrapar partículas dentro de su imagen17,18. Se pueden encontrar otras aplicaciones como la gonioscopia19, la microperforación20 o la tomografía21.

Mientras que los sistemas tradicionales controlan la profundidad de campo mediante la apodización de la pupila22, otros emplean axicones reflexivos sintonizables que son capaces de cambiar la longitud del DOF23,24 para obtener los mismos resultados. Alternativamente, el DOF se puede hacer sintonizable agregando una lente convexa adicional antes de un axicon. Cambiar manualmente la distancia entre la fuente de luz y la lente convexa, o la distancia entre el axicon y la lente, introduce un cambio en el ángulo de entrada del axicon, lo que resulta en una variación del ángulo de salida, es decir, una variación del DOF25.

Recientemente se han presentado axicones difractivos basados en cristales líquidos26,27,28, la mayoría se basan en moduladores de luz espacial reflectantes (SLM)27,28, mientras que otros se basan en electrodos específicamente diseñados, pero con libertad de sintonización limitada para adaptar un perfil de fase perfecto26 .

En este trabajo, se presenta el primer axicon espiral difractivo (DSA) LC transparente específicamente desarrollado, capaz de emular el comportamiento de un axicon difractivo variable, empleando solo 24 electrodos con control de perfil de fase completo. El haz de luz de salida DSA presentado llevará un momento angular orbital (OAM) caracterizado por un frente de onda en espiral. El eje central del haz, después de que la luz pase a través del dispositivo, contendrá todas las fases que van de 0 a 2π. Así, se formará un punto singular, donde se produce una interferencia destructiva, en todos los planos transversales29. Por tanto, el dispositivo desarrollado actúa intrínsecamente como generador de haz de vórtice.

A un haz de vórtice se le asigna un número, llamado carga topológica, dependiendo de cuántas vueltas realiza la luz en una longitud de onda. Esta carga topológica puede ser positiva o negativa, dependiendo del giro. Cuanto mayor es el número de giros, más rápido gira la fase de la luz alrededor del eje.

La forma convencional de generar un vórtice óptico es mediante el uso de una placa de fase en espiral (SPP)29. Iluminar una combinación de un SPP y un axicon ideal con un haz gaussiano forma un haz Bessel Gaussiano (BG) que transporta OAM con una singularidad en el medio30,31. Los haces BG también se pueden obtener mediante iluminación directa de un DSA.

Agregar una lente en un haz gaussiano de Bessel conduce a la transformación de Fourier del campo30,32. Esta transformación óptica da como resultado un patrón de anillo brillante con un agujero oscuro. Al cambiar la carga topológica del haz gaussiano de Bessel, todo el sistema actúa como un generador de haz de vórtice perfecto (PVB). Los PVB son haces de vórtice que se caracterizan por transportar diferentes OAM sin modificar el radio de su patrón de anillos de intensidad33,34. Los PVB son relevantes en muchas aplicaciones, especialmente en comunicaciones ópticas35,36, ya que el sistema puede propagar diferentes OAM manteniendo constante el patrón de intensidad, lo que facilita el acoplamiento y la detección de la luz.

Hasta donde saben los autores, el dispositivo presentado es el primer DSA sintonizable construido específicamente, que consiste en una sola celda LC con un área activa pixelada en forma de espiral. El axicon difractivo se puede cambiar entre veinticuatro configuraciones, correspondientes a doce cargas topológicas (positivas y negativas), dando lugar a un conjunto equivalente de 24 ángulos de vértice emulados correspondientes diferentes. El dispositivo se caracteriza por su alto factor de llenado, lo que conduce a una alta transmitancia, como se presenta en los datos complementarios.

Un axicon refractivo ideal tiene una estructura cónica. Al igual que en una lente de Fresnel, se puede realizar una envoltura de fase sobre 237, lo que da como resultado un axicon difractivo flameado (Fig. 1a, c). Al dividir el cono en secciones periódicas y aplicar una envoltura de fase de 2π, se obtiene un perfil de fase radial. Para aumentar el ángulo de salida (α) para una longitud de onda determinada (λ), se puede aumentar la pendiente del cono, lo que corresponde a disminuir el paso de la rejilla quemada (Δ) (Fig. 1b, d) similar a una rejilla de difracción lineal38.

A la izquierda, representación de dos axicones ardientes convergentes envueltos en un rango de 2π. A la derecha, representaciones de axicones inflamados divergentes. Las dos filas diferentes muestran dos pasos de rejilla diferentes (Δ). El inserto muestra la distribución de píxeles discretos y el paso de píxeles (p).

Un perfil de fase en diente de sierra crea un haz de primer orden de difracción con un ángulo de difracción dado por la longitud de onda del haz entrante dividida por el ancho de la brea quemada39. Para que esta estructura de fase sea direccionable, debe discretizarse en píxeles independientes. En esta estructura discreta, el paso mínimo, es decir, el ángulo de desviación máximo, se obtiene en una configuración de fase binaria que consta de electrodos con un retardo de fase alterno de 0 y π.

El dispositivo descrito anteriormente produce una difracción de ondas cónicas de primer orden, dando como resultado una forma anular en el campo lejano20. Dependiendo de la aplicación, el pico de difracción de orden cero se puede bloquear físicamente. En el caso de la implementación del axicon con un SLM, se suele eliminar desenfocándolo en el plano de procesamiento con el holograma informático40.

Cuando un haz de luz incide en un axicon, sus rayos se doblan en el mismo ángulo (α), con respecto a la normal de la lente, generando la onda cónica. Dependiendo de la configuración de la rejilla encendida, el axicon puede actuar como una lente convergente o divergente (Fig. 1a, c).

Un axicon convergente genera un haz de Bessel, a veces llamado haz “no difractivo”, con un perfil transversal donde el centro del haz no cambia de amplitud y está rodeado por anillos concéntricos de menor intensidad41. Los rayos Bessel se caracterizan por una profundidad de foco alargada. Los haces de Bessel de orden superior transportan OAM a expensas de perder energía en el lóbulo central42.

El campo eléctrico de enésimo orden del haz de Bessel está definido por:

donde A es la amplitud del campo eléctrico y Jn es la función de Bessel de enésimo orden de primer tipo; kz y kr son constantes que representan los números de onda longitudinal y radial. z, r y \(\mathrm{\varphi }\) se corresponden con las componentes longitudinal, radial y azimutal, respectivamente. Así, la formación de esta distribución del campo eléctrico es el resultado de la interferencia de ondas planas cuyos vectores de onda pertenecen a una superficie cónica43.

En una configuración convergente con un ancho finito (Fig. 2), se forma el haz cuasi-Bessel que conduce a la profundidad de foco (DOF) resultante, que será función del radio del haz (\({r}_{haz }\)) y el ángulo de salida (α):

Diagrama de rayos axicón quemado que muestra parámetros relevantes.

El radio exterior del patrón anular resultante (r) viene dado por:

En una configuración convergente se genera un patrón de disco antes del final del DOF, mientras que el patrón de anillo se forma más allá de esta línea focal. Una configuración divergente, en la que el rayo entrante se desvía del eje de propagación en un ángulo (\(\mathrm{\alpha }\)), da como resultado un patrón de anillo a lo largo de toda la distancia de propagación. El radio del anillo exterior para una configuración divergente se puede calcular como:

El axicon espiral difractivo (DSA) de cristal líquido presentado se basa en una estructura difractiva formada por píxeles en forma de espiral (Fig. 3), fácilmente conectables a un campo eléctrico externo.

Esquema del perfil de fase del axicon espiral difractivo. Se obtiene como adición de un SPP y un axicon quemado para diferentes cargas topológicas. (a) l = 1. (b) l = 2. Es notorio cómo un cambio en el perfil de fase DSA implica una modificación simultánea de la carga topológica (l) y el parámetro axicon (a).

El perfil de fase espiral del axicon espiral difractivo resulta de la suma del retraso de fase de un SPP con el de un axicon difractivo seguido de una fase que envuelve alrededor de 2π (Fig. 3). Anteriormente se ha utilizado un enfoque similar en la generación de axicones de máscara de fase espiral de polímero33.

La función de transmisión de fase de un axicon espiral difractivo (DSA) se describe como33:

donde l es la carga topológica, a es el parámetro del axicón, r es la distancia al eje óptico y \(\uptheta\) es el ángulo azimutal.

El parámetro axicon y el ángulo de salida α, están determinados por el paso de llama (\(\Delta\)):

donde \({k}_{r}= \frac{2\uppi }{\Delta }\), se conoce como número de onda radial y k es el número de onda de luz.

El paso de la espiral, \(\Delta\), es igual al paso de la llama. Se obtiene multiplicando el número de píxeles en forma de espiral por período por el tamaño de píxel (p). En otros trabajos33, donde el axicon no es sintonizable, el paso de la espiral, y por tanto a, es constante.

En el DSA sintonizable actual, el número de píxeles por período dependerá del número total de píxeles del dispositivo (N) y de la carga topológica seleccionada (l), por lo que \(\Delta\) viene dado por:

Destacamos que mientras N y p son parámetros de diseño, l es un parámetro reconfigurable determinado por el direccionamiento DSA seleccionado.

Por lo tanto, el parámetro axicon y el ángulo de salida de este DSA sintonizable (\({a}_{l}\)) se pueden expresar como:

El ángulo de salida del DSA \({\alpha }_{l}\) dependerá de la carga topológica y del número de electrodos. En un axicón refractivo convencional, el ángulo de salida está determinado por el ángulo del vértice y el material.

En el LC DSA la calidad del axicon dependerá de la aproximación discreta al perfil de fase del axicon continuo, mientras que en un convencional la calidad del pulido es primordial44. Por lo tanto, en el dispositivo plano desarrollado, la correcta definición de los electrodos, el elevado número de electrodos y su correcta calibración (relación entre la tensión aplicada y el desfase producido) serán de gran importancia.

Combinando las ecuaciones. (6) y (9) y aplicando la aproximación paraxial \({\alpha }_{l}={\mathrm{sin}}^{-1}\left(\frac{\lambda \cdot l}{p\ cdot N}\right)\approx \frac{\lambda \cdot l}{p\cdot N}\), la función de transmisión del DSA sintonizable desarrollado se puede expresar como:

Por lo tanto, en el dispositivo diseñado, el ángulo de salida (αl) y la carga topológica (l) cambian inherentemente juntos. En el dispositivo final, como cada píxel del área activa se controla de forma independiente, se puede moldear cualquier perfil de fase, lo que da como resultado un serie de axicones difractivos interconmutables.

El DSA presentado se diferencia del axicon convencional en que genera intrínsecamente un haz de vórtice. Cambiar la configuración del perfil de fase del DSA modifica la carga topológica del vórtice. En consecuencia, en el segmento DOF se forma un haz de Bessel Gauss de orden alto, en lugar de un haz de Bessel de orden cero45.

El axicon espiral difractivo (DSA) de LC está formado por dos sustratos de óxido de indio y estaño (ITO), en una configuración tipo sándwich. Uno de los sustratos ITO se utiliza como plano posterior y el otro se pixela mediante una técnica de escritura láser directa (DLW). Este proceso de ablación se lleva a cabo mediante un láser UV montado sobre una platina XYZ controlada por CNC (Lasing SA). Este sistema permite movimientos del sustrato en el plano XY manteniendo el foco de ablación en el eje Z con retroalimentación en bucle cerrado46.

El área activa consta de 24 líneas continuas que forman un conjunto de espirales de Arquímedes concéntricas (es decir, los píxeles tienen el mismo ancho en toda el área activa), generando el contorno de 24 píxeles.

El paso de píxel (p), es decir, el ancho diseñado de los píxeles individuales en forma de espiral, es de 30 µm y el interpíxel es < 3 µm29, lo que lleva a un dispositivo con un paso de espiral máximo de \({\Delta }_{l}= 720\mathrm{ \mu m}\) (l = ± 1 y N = 24) y un factor de llenado superior al 90%.

Para asegurar una alineación uniforme de las moléculas de cristal líquido y el plano de conmutación, ambos planos de ITO se cubren con una poliimida PIA-2304 (Chisso Lixon, Japón) mediante recubrimiento por rotación (30 s a 2500 rpm) y se frotan. El espesor de la celda LC se establece en 7,2 µm utilizando espaciadores cilíndricos de sílice. Finalmente, la celda se llena con un cristal líquido nemático de alta birrefringencia, MDA-98-16002. El espectro de transmitancia del dispositivo fabricado se muestra en la información complementaria.

La estructura en espiral de los píxeles que llegan a la periferia del área activa facilita la conexión al controlador de voltaje. Las interconexiones entre los píxeles de ITO y el conector flexible se realizan mediante el uso de un adhesivo conductor anisotrópico (Hitachi Chemical, Japón).

Para el direccionamiento de píxeles individuales se utiliza un controlador de modulación de ancho de pulso (PWM) de 12 bits diseñado internamente29. Una señal cuadrada de 5 Vpp y 51 Hz se modula mediante señales PWM programables, generando el voltaje RMS deseado para cada píxel.

En la Fig. 4a se muestra una imagen DSA. El DSA se calibró en un cuarto oscuro a temperatura ambiente entre polarizadores cruzados a ± 45° con respecto a la dirección del roce. La relación entre la señal de voltaje RMS aplicada y el retraso de fase inducido por el LC se determinó utilizando una iluminación láser de He-Ne (λ = 632,8 nm). La relación entre el retardo de fase (\(\delta\)) y el ciclo de trabajo (dc) se ha aproximado a:

como se describió anteriormente29.

En la parte superior (a), el dispositivo desarrollado. En la parte inferior, micrografías que muestran dos configuraciones DSA diferentes entre polarizadores cruzados con iluminación de luz blanca. (b) l = 2 (\(\Delta =360\upmu m\)). (c) l = 4 (\(\Delta =180\mathrm{ \mu m}\)).

El DSA desarrollado es un dispositivo LC transmisivo. Así, el perfil de fase introducido en la luz polarizada en el plano de conmutación LC puede evaluarse interfiriéndolo con el perfil de fase inalterado del polarizador de luz perpendicularmente al mismo. De este modo, el perfil de fase se vuelve visible al colocar el dispositivo entre polarizadores cruzados y observar los colores de interferencia. En la Fig. 4b, c se muestran dos micrografías del área activa del DSA entre polarizadores cruzados. Además, el haz de luz TC se conserva durante cualquier transformación de fase radialmente simétrica, como la propagación de la luz47.

En la Fig. 5 se muestra la evolución de un haz gaussiano para un DSA con una configuración convergente fija, con una carga topológica de l = 6 correspondiente a un paso de espiral de \({\Delta }_{l}=120\mathrm{ \mu m}\), se ha simulado (como se describe en los datos complementarios) y se ha comparado con los resultados medidos. La Figura 5a muestra la sección transversal simulada de la propagación del haz difractado. Se puede apreciar claramente un segmento de intensidad cero a lo largo del eje óptico dentro del DOF, correspondiente a la singularidad del vórtice generado inherente. Además, esta singularidad óptica también se manifiesta en la Fig. 5b, c experimental, donde el haz de salida del DSA se graba directamente en el sensor de la cámara. En esta área, el haz entrante se enfoca a lo largo del área DOF y la distribución de potencia alrededor de la singularidad es constante para un l fijo. El resultado es un patrón de difracción compuesto por interferencias concéntricas positivas y negativas. El radio exterior del disco medido en la Fig. 5b, c es 2,8 mm y 1,6 mm, de acuerdo con los valores teóricos para un radio del haz de entrada de 4,2 mm.

Evolución del haz para un DSA convergente con l = 6. (a) Propagación del haz simulada a lo largo de 150 cm. (b – e) Patrones de intensidad medidos experimentalmente en z = 25 cm, 50 cm, 125 cm y 150 cm, respectivamente. (antes de Cristo). El patrón resultante se ha proyectado directamente sobre el sensor CMOS. (Delaware). El patrón resultante se ha proyectado en una pantalla milimétrica opaca. La intensidad se ha normalizado individualmente en cada imagen de medición.

Por el contrario, a medida que la distancia de propagación aumenta más allá del área DOF, el haz difractivo comienza a divergir, lo que da como resultado una forma de anillo anular (Fig. 5c, d). En consecuencia, el diámetro del anillo aumenta con la distancia de propagación. Los radios del anillo exterior medidos en la Fig. 5d, e son 6,5 mm y 8 mm, en consonancia con los valores teóricos para una viga de entrada con un diámetro de 8,4 mm.

La Figura 6 muestra patrones de intensidad para diferentes cargas topológicas, a una distancia fija, que ilustran la reconfigurabilidad del dispositivo fabricado.

Resultados experimentales del DSA junto con las simulaciones correspondientes (esquina superior derecha en las líneas discontinuas). (a) Configuración convergente con l = 5. (b) Configuración convergente con l = 7. (c) Configuración convergente con l = 9. (d) Configuración divergente con l = − 5. (e) Configuración divergente con l = − 7. (f) Configuración divergente con l = − 9. Los patrones de difracción se proyectan sobre una pantalla milimétrica y opaca a 150 cm del DSA. La cámara de adquisición está enfocada en la pantalla. La carga topológica y el radio del anillo exterior resultante se indican en cada imagen.

En la primera fila de la Fig. 6, se establecen cargas topológicas positivas. Como reflejan estas mediciones, hay un crecimiento del diámetro del anillo a medida que aumenta la carga topológica. Los radios medidos son consistentes con el radio exterior teórico de la ecuación. (4), que muestra que el ángulo de salida aumenta con el DSA TC como se predijo. Se puede sacar la misma conclusión con respecto a las cargas topológicas negativas. Además, la Fig. 6 también ilustra la concordancia entre las mediciones y la simulación.

Paralelamente, esta figura confirma que el alto factor de llenado de axicon proporciona una alta eficiencia en el proceso de difracción. Sin embargo, la eficiencia disminuye a medida que aumenta la carga topológica.

En la Fig. 7 se presenta el haz gaussiano de Bessel generado por el DSA en el área de profundidad de enfoque. Por consiguiente, para diferentes cargas topológicas se produce un patrón de anillo concéntrico con un único punto de interferencia en el centro. En las secciones ampliadas se puede observar la separación y el ancho de los anillos del patrón BG que cambian con la carga topológica. El patrón simulado para cada carga topológica se superpone en la parte derecha de la sección ampliada de la Fig. 7, de acuerdo con los resultados obtenidos.

Patrón de intensidad del haz de Bessel Gauss generado por el DSA en z = 50 cm para diferentes topologías en comparación con los resultados simulados correspondientes (superpuestos en la parte derecha de la sección ampliada). (a) l = 2. (b) l = 4. (c) l = 8. Las imágenes muestran la intensidad de la luz proyectada directamente sobre el detector CMOS de la cámara a 50 cm de distancia del DSA. Se superponen los radios tanto para simulaciones como para mediciones.

Los haces de vórtice perfectos (PVB) se pueden generar implementando la transformación de Fourier de un haz BG30, es decir, insertando una lente convergente después de un DSA (en una configuración convergente) dentro del DOF. Por tanto, el dispositivo presentado puede aplicarse en la generación de PVB. Sin embargo, dado que el dispositivo desarrollado cambia simultáneamente el ángulo de salida y la carga topológica, es necesario cambiar la distancia focal de la lente convergente para cada PVB. Esto se puede hacer sustituyendo la lente o utilizando una lente multifocal plana reconfigurable como la que hemos presentado anteriormente2.

La Figura 8 muestra mediciones experimentales y simulaciones de dicha configuración convergente, empleando lentes con diferentes distancias focales dependiendo de la carga topológica, colocadas a una distancia fija dentro del DOF (z = 5 cm). Se puede apreciar que a medida que se modifica el TC del DSA, se genera un hueco oscuro con un radio constante brillante. Por tanto, utilizando el DSA como sistema de carga topológica sintonizable y modificando la lente extra o utilizando una lente multifocal, se podría generar un haz de vórtice perfecto.

Los PVB proyectados en el sensor CMOS de la cámara se comparan con los correspondientes resultados simulados (superpuestos en la parte izquierda), generados añadiendo una lente a la salida DSA a una distancia z = 4 cm, con una distancia focal f dependiendo de la carga topológica. (a) l = 4, f = 20 cm. (b) l = 8, f = 10 cm.

Se ha fabricado y demostrado mediante resultados experimentales un dispositivo axicon espiral de difracción variable, basado en una estructura de cristal líquido nemático. Todos estos experimentos se comparan con sus correspondientes simulaciones. El DSA fabricado se puede configurar en 24 configuraciones diferentes, doce convergentes o doce divergentes, donde el ángulo de salida y la carga topológica se sintonizan simultáneamente. Se obtiene un factor de relleno muy alto ya que el espacio entre píxeles (interpíxel) es pequeño en comparación con el tamaño del píxel, ya que el área activa está libre de componentes electrónicos de conducción. Se ha demostrado la singularidad óptica en la configuración convergente, enfocada a lo largo del eje óptico. Las simulaciones y los resultados experimentales muestran que el DSA fabricado en es capaz de realizar haces de vórtice perfectos de tal manera que la carga topológica se puede sintonizar sin modificar el tamaño de la intensidad anular.

Todos los datos generados o analizados durante este estudio se incluyen en este artículo publicado (y sus archivos de información complementaria). Los códigos de simulación están disponibles previa solicitud a los autores.

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Esta investigación fue financiada por la Comunidad de Madrid a través del “Programa de Actividades de I+D” (“SINFOTON2-CM”—S2018/NMT-4326) y las “Becas para la Realización de Doctorados Industriales de la Comunidad de Madrid” (IND2020 /ICT-17424) de la Comunidad de Madrid. El apoyo financiero para este estudio proviene de “ENHANCE-5G” (PID2020-114172RB-C22) del Ministerio de Ciencia e Innovación de España, y ”LC-LENS” (PDC2021-121370-C21) financiado por la Unión Europea, bajo NextGenerationEU. Plan gestionado por el Ministerio de Ciencia e Innovación de España. Además, los autores agradecen a la Agencia Espacial Europea (ESA) el apoyo financiero recibido con el proyecto "Smart Heaters" (4000133048/20/NL/KML). MCG agradece la subvención del gobierno español (BG20/00136). Este trabajo ha contado con el apoyo del Gobierno de Madrid (Comunidad de Madrid-España) en el marco del Convenio Plurianual con la Universidad Politécnica de Madrid de Innovación Tecnológica (BEAGALIND-21-QU81R4-7-0QQBF3). Este Proyecto de investigación ha sido financiado por la Comunidad de Madrid a través de las Ayudas de Investigación para Jóvenes Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (APOYO JUVENIL-21-9FOMOQ-22-0CNGFM).

These authors contributed equally: Javier Pereiro-García and Mario García-de-Blas.

CEMDATIC, ETSI Telecomunicación, Universidad Politécnica de Madrid, Av. Complutense 30, 28040, Madrid, Spain

Javier Pereiro-García, Mario García-de-Blas, Morten Andreas Geday, Xabier Quintana & Manuel Caño-García

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JPG y MGdB escribieron juntos el artículo y caracterizaron el dispositivo. MGdB fabricó el dispositivo. JPG llevó a cabo las simulaciones del dispositivo. XQA, MCG y MAG diseñaron el controlador electrónico. XQA, MCG y MAG realizaron la supervisión general. Todos los autores revisaron el manuscrito.

Correspondencia a Javier Pereiro-García o Morten Andreas Geday.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Pereiro-García, J., García-de-Blas, M., Geday, MA et al. Axicón espiral difractivo de cristal líquido variable plano que permite la generación perfecta de haces de vórtice. Informe científico 13, 2385 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-29164-0

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Recibido: 31 de agosto de 2022

Aceptado: 31 de enero de 2023

Publicado: 10 de febrero de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-29164-0

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