Noticias

Jun 03, 2024

Noticias sobre Óptica y Fotónica

Rob Devlin, personal de OPN. [Imagen: Cortesía de Metalenz, Inc.] La edición de julio/agosto de 2023 de Optics & Photonics News presentó el artículo bienal de la revista que destaca a 10 emprendedores a seguir. Aquí,

Personal de OPN

Rob Devlin. [Imagen: Cortesía de Metalenz, Inc.]

La edición de julio/agosto de 2023 de Optics & Photonics News presentó el artículo bienal de la revista que destaca a 10 emprendedores a seguir. Aquí ofrecemos una entrevista con uno de esos emprendedores,Rob Devlin, cofundador de Metalenz, Inc., una empresa derivada de la Universidad de Harvard, EE. UU., que comercializa componentes de metasuperficie ultrafinos para dispositivos móviles, electrónica de consumo y más.

Rob Devlin: Creo que lo más importante que se puede hacer con las metasuperficies, y lo que podemos hacer en Metalenz, es tomar formas avanzadas de detección óptica y simplificarlas y reducirlas a un precio y un factor de forma que sean compatibles con dispositivos móviles y de consumo. Esto podría ser de todo, desde detección 3D, que es donde lanzamos nuestros productos hoy, hasta cosas como imágenes médicas o tomar un equipo científico y ponerlo en la palma de las manos o en los teléfonos celulares de las personas.

Nuestro enfoque estaba realmente en este mercado de detección 3D. Pero lo que hemos estado haciendo recientemente es tomar la misma capacidad de producción en masa que hemos desarrollado (donde podemos fabricar ópticas en la fundición de semiconductores) y aplicarla a las imágenes de polarización. Esto es algo que normalmente ha sido una forma de nicho de imágenes para aplicaciones científicas y médicas. Ahora hemos lanzado un producto, al que llamamos PolarEyes, donde se pueden obtener imágenes de polarización completas con un factor de forma y un precio que se pueden colocar básicamente en cualquier dispositivo que exista.

Hay un par de lugares donde lo hemos estado usando. Uno de los primeros usos ha sido aumentar nuestra producción. Ya sabes, hemos estado formando un equipo de operaciones, así como nuestra cadena de suministro, para asegurarnos de que podamos entregar estas metasuperficies. Ahora tenemos una segunda fundición que hemos creado y que está en producción en masa con nuestra óptica.

Pero uno de los lugares más importantes en los que hemos estado aplicando esto es en realidad la creación de un equipo de visión artificial y de visión por computadora. Con la óptica de metasuperficie, básicamente puedes hacer cosas que no puedes hacer con la óptica convencional. Puedes manipular la luz de maneras que no podrías de otra manera. Por eso nos hemos centrado en construir sistemas y algoritmos en torno a las capacidades únicas de estas ópticas.

Esto se refiere, nuevamente, a algunos de los productos que estamos lanzando ahora, como PolarEyes. De hecho, contamos con equipos de visión por computadora y visión artificial que toman la información que podemos incorporar al sistema y comienzan a desarrollar algoritmos para hacer cosas como biometría segura, monitoreo de signos vitales u otros tipos de aplicaciones. En realidad, se trata de desarrollar la capacidad a nivel del sistema y el equipo que pueda trabajar no solo en la óptica sino en todos los algoritmos y el software.

Ahora somos unas 36 personas. Así que hemos tenido un gran bache, y en gran medida hemos pasado por esto en esta ronda de recaudación de fondos más reciente [Serie B].

Seguro. Orion es nuestro producto de primera generación. Eso es lo que realmente hemos lanzado al mercado ahora; está en los dispositivos de consumo hoy en día. Y eso se centra principalmente en la detección 3D. Un ejemplo son los proyectores de patrones de puntos, la luz estructurada: la serie de puntos que se proyecta en tu cara cada vez que abres tu iPhone, por ejemplo. Orion toma ese sistema, que normalmente requiere tres o cuatro lentes, y lo reduce a una única óptica de metasuperficie.

"Con la óptica de metasuperficie, básicamente puedes hacer cosas que no puedes hacer con la óptica convencional".—Rob Devlin

Ahí es donde nos enfocamos para sacar la tecnología al mercado. Ahí es donde también surgieron estos socios de fundición. Pero solo utiliza la tecnología básica; en realidad es un reemplazo, con una reducción sustancial en la complejidad del sistema, de los módulos ópticos existentes.

Gemini es una especie de próxima evolución lógica, donde, con metasuperficies, se pueden codificar múltiples funciones en una sola óptica. Normalmente tienes una óptica y obtienes una función; tus anteojos, por ejemplo, normalmente solo hacen una cosa. Con una metasuperficie, es posible poner múltiples funciones en una sola óptica.

Entonces Gemini está buscando expandir las aplicaciones de la detección 3D en el lado de la iluminación, donde realmente se pueden proyectar múltiples patrones desde una única metasuperficie. Y la forma en que lo hacemos es codificando una respuesta de polarización en la metasuperficie: golpeas la metasuperficie con polarización A y hace una cosa; lo golpeas con polarización B y hace algo completamente único e independiente.

Entonces, con Orion, esencialmente estamos combinando múltiples ópticas en una metasuperficie. Si va a Gemini, tomará varios módulos ópticos diferentes (normalmente necesitaría dos módulos de iluminación independientes y completamente independientes para hacer esto) y los combinaremos en una única metasuperficie.

PolarEyes se encuentra en la misma evolución natural, trabajando en el lado de las imágenes. Con PolarEyes, tomamos una imagen de polarización completa de la escena que estás mirando.

Las lentes estándar en realidad solo capturan la información de intensidad. Pero a veces también es necesario obtener información de polarización, porque eso dice mucho sobre la composición material y molecular de un objeto; Incluso puede decirte si lo que estás mirando es natural o creado por el hombre. Las cámaras de polarización existen hoy en día, pero normalmente tienen un tamaño de unos 100 milímetros y a menudo cuestan unos 500 dólares.

Con PolarEyes, utilizando una única metasuperficie, podemos analizar completamente toda la información de polarización que se refleja fuera de la escena. Por lo tanto, le brinda esa información adicional que sus lentes convencionales normalmente desperdician. Es un paso más allá de Géminis, en el sentido de que Géminis está trabajando en dos polarizaciones; con PolarEyes, obtienes la imagen de polarización completa de todo lo que estás mirando.

Estamos buscando lugares donde podamos aprovechar esta capacidad de detección e imágenes de polarización y usarla no solo para cosas como la biometría, sino también para cosas como el monitoreo de signos vitales. Este es un caso en el que el uso de esa información de polarización le permite posiblemente sentir cosas y hacer cosas que de otra manera no podría.

El otro aspecto donde vemos que la empresa se expande y la tecnología avanza es en la capacidad de hacer que esto funcione en todo el espectro visible. Todo lo que hemos hablado hasta ahora se ha centrado realmente en estas aplicaciones de banda estrecha. Pero ahora también tenemos la capacidad de comenzar a avanzar hacia algunas aplicaciones de imágenes totalmente visibles, nuevamente no solo a través del diseño de la óptica en sí sino también a través de los algoritmos y el software que acoplamos con la metasuperficie.

De hecho, el lugar donde realmente comenzó para mí fue trabajando con mi abuelo. Estaba en la Marina y era operador de radio. Y después de su carrera en la Marina y de servir en la Segunda Guerra Mundial, tomó esa pasión y fue ingeniero eléctrico de formación, no necesariamente de formación. Y solía construir y diseñar radios en su sótano.

“El lugar donde realmente comenzó para mí fue trabajando con mi abuelo... [Él] y yo solíamos trabajar juntos, armando... radios de onda corta. Yo diría que esa fue la primera chispa en la que surgió esta idea: podías tomar estos componentes, juntarlos y, de repente, estabas escuchando a alguien al otro lado del mundo”.—Rob Devlin

Entonces él y yo solíamos trabajar juntos, armando estas radios de onda corta. Yo diría que esa fue la primera chispa en la que surgió esta idea: podías tomar estos componentes, juntarlos y, de repente, estabas escuchando a alguien al otro lado del mundo. Fue una comprensión genial: no ves ninguna de las ondas de radio saliendo y no necesariamente tienes esa conexión física directa. Pero si junta los componentes de la manera correcta, de repente podrá interactuar y comunicarse con alguien.

En general, eso me puso en la dirección de la ingeniería y con ganas de hacer algo en ingeniería. Comencé en ingeniería eléctrica, de nuevo centrándome principalmente en el procesamiento de señales. Y a partir de ahí, también me interesé en cómo se podrían utilizar materiales para diseñar nuevos componentes, llegando a un nivel más profundo. Eso me llevó a estudiar una maestría en ciencias de materiales; y, a partir de ahí, metamateriales y metasuperficies son una especie de combinación perfecta de esos dos campos. Porque en un metamaterial o metasuperficie, estás tratando de manipular algún tipo de señal creando un material de diseño.

Y ya sea que trabajes con ondas de radio o con luz visible o infrarroja, la misma idea ocurre con una metasuperficie. Muchas de las cosas que hacemos, realmente no podemos verlas. Pero al final del día, al juntar las cosas de manera adecuada, de repente tienes esta conexión, esta nueva información del mundo que estás viendo. En este momento estamos trabajando con algo mucho más pequeño que las resistencias de una radio; Estamos trabajando con nanoestructuras. Pero en un nivel fundamental, todo se reduce a lo mismo.

Estaba haciendo mi doctorado. en el grupo de Federico Capasso en Harvard, el grupo donde realmente comenzó gran parte del trabajo fundamental sobre metasuperficies, que se remonta a 2011. En el grupo de Federico me centré principalmente en encontrar formas de mejorar el rendimiento y la fabricación de estas metasuperficies, para conseguir hasta el punto de que realmente podrían ser útiles para aplicaciones prácticas. Hasta ese momento, se habían realizado muchos trabajos hermosos sobre metasuperficies y las cosas interesantes que podían hacer... pero en general, los dispositivos tendían a ser bastante ineficaces a la hora de llevar la luz a donde realmente se quería que fuera. Y a menudo los materiales todavía utilizaban metales, que en realidad no eran transferibles a la fundición de semiconductores.

Entonces, durante mi doctorado, llegamos al punto en que, en 2016, teníamos una capacidad de diseño de procesos que finalmente nos permitió alcanzar el rango de eficiencia del 85-90 % para estos dispositivos. Ese mismo año mostramos las primeras imágenes de muy alta calidad con una metasuperficie. Y publicamos un artículo que acabó en la portada de Science.

En ese momento, realmente todavía estaba pensando en seguir la ruta académica; Federico y yo no necesariamente estábamos pensando en una empresa. Pero a partir de ese documento (solo por la cantidad de llamadas en frío que empezamos a recibir de fabricantes de teléfonos móviles, de personas de la industria óptica, de empresarios e inversores que nos preguntaban qué íbamos a hacer) dijimos: Bueno, probablemente ya sea hora de ver si esto puede ser más que buenos artículos e investigaciones. Es hora de darle vueltas. Y lo hicimos en 2016.

Creo que una de las grandes sorpresas para mí ha sido cuánto más desafiante puede ser la industria que cuando haces algo en investigación, pero también cuánta más conexión puedes tener con otras personas.

Metalenz está trabajando en la comercialización de tecnología de metasuperficie para permitir nuevos tipos de funcionalidad óptica, como el producto emergente de imágenes de polzarización PolarEyes de la compañía. [Imagen: Cortesía de Metalenz, Inc.]

Por supuesto, en el mundo académico existen colaboraciones y hay colegas u otras personas en el laboratorio que ayudan. Pero para hacer un producto real, donde se lo llevas al consumidor, todas las personas de diferentes especialidades que tienes que asegurarte de colaborar juntas, eso ha sido una gran parte de estar en la industria. Es un poco alucinante cuando nos sentamos y pensamos en cuántas personas tocaron un producto en diferentes áreas, para que pasara desde la fase de diseño hasta algo que estará en un dispositivo de consumo.

Al mismo tiempo, creo que un doctorado. realmente te prepara para eso. Porque tienes estas preguntas abiertas. Puede ser que lo esté aplicando con una mentalidad ligeramente diferente cuando lo busca como producto en lugar de simplemente buscar conocimiento por el simple hecho de ampliarlo. Pero al mismo tiempo, la capacidad de lidiar con la incertidumbre y las preguntas abiertas que se obtienen en un doctorado. y al hacer algo en ciencia, creo que todo eso se traduce bastante bien en la industria.

Definitivamente ha sido genial verlo. Cuando lanzas un producto por primera vez, especialmente cuando intentas hacer algo que es muy nuevo, eso es emocionante en sí mismo. Pero al mismo tiempo, desea asegurarse de no quedar atrapado en su propio ciclo de publicidad... Los premios centrados en la industria como ese tipo de ayuda le ayudan a tener la sensación de que va en la dirección correcta. Y también, por supuesto, desde el punto de vista de conectarnos con clientes y otras personas, nos ha permitido hacer correr la voz y generar tracción para PolarEyes para la segunda generación de nuestra tecnología.

Creo que una de las cosas más importantes es tener una mente muy abierta. Cuando iniciamos la empresa, por ejemplo, no necesariamente pensábamos en la detección 3D como el lugar donde las metasuperficies se aplicarían primero. Realmente pensamos que sería necesario desarrollar todo el espectro visible para que este fuera un producto final.

Pero a medida que fuimos y mantuvimos la mente abierta, en lugar de intentar forzar la entrada de la tecnología en un mercado en particular, encontramos el mercado de productos adecuado que se adaptaba a lo que estábamos haciendo. Nos aseguramos de resolver problemas reales, no solo de tener una tecnología realmente genial.

“[U]na de las cosas más importantes es tener una mente muy abierta... Creo que la otra cosa también es no pasar por alto el aspecto de la producción en masa, desde el principio”.—Rob Devlin

Creo que la otra cosa también es no pasar por alto el lado de la producción en masa, desde el principio. Hay ejemplos de tecnologías realmente interesantes y geniales de universidades que nunca alcanzaron su máximo potencial, porque al final no había un camino de producción en masa para ellas, o eran demasiado complicadas, o algo por el estilo.

Por lo tanto, debe tener en cuenta que no sólo quiere que sea interesante: quiere hacerlo al final del día y quiere poder hacerlo rentable, repetidamente, etc. Conseguir que algunas personas en la empresa desde el principio tuvieran esa experiencia en la industria, tuvieran algunas cicatrices por haberlo hecho antes y un par de canas, eso ayudó enormemente a garantizar que la tecnología realmente llegara al mercado.

Volviendo a esta idea de producción en masa, creo que un momento realmente genial, para mí y para todos en la empresa... fue cuando obtuvimos las primeras obleas de 300 milímetros con 10.000 de nuestros dispositivos, fabricadas en un semiconductor. fundición y una fábrica de semiconductores.

Ya sabes, habíamos estado saliendo y viendo el entusiasmo de los clientes y otras personas, y creo que, en general, Metasurfaces ha estado en una especie de trayectoria ascendente en el mundo académico durante mucho tiempo, donde la gente decía: "Esto está listo para el horario de máxima audiencia". . Pero luego, ver la oblea completa de la fábrica y ver más dispositivos en una sola oblea de los que probablemente el grupo Capasso había creado colectivamente en el doctorado de todos. trabajo, ese fue uno de esos momentos que fue realmente genial. Porque ahora estaba bien: no sólo es emocionante ni sólo interesante. Es real y puedes lograrlo.

Rob Devlin, fotografiado con una oblea semiconductora que contiene dispositivos Metalenz. [Imagen: Cortesía de Metalenz, Inc.]

En ese mismo sentido, creo que uno de los mayores desafíos ha sido el problema del huevo y la gallina. Cuando vas y comienzas a presentar una nueva tecnología a los clientes, ellos dicen: “Esto es genial, es fantástico. Muéstrame algo en producción en masa”. Y luego, cuando intentas conseguir un socio para la producción en masa, te dicen: “Esto es genial, es interesante. Muéstrame un cliente para que podamos asegurarnos de que podemos invertir”.

Creo que ese fue uno de los mayores desafíos: tratar de encontrar el socio adecuado y el cliente adecuado que pudiera ayudarnos a superar esa brecha. Y tiene que ser algo más que interesantes diapositivas de PowerPoint o prototipos que enviemos. En cierto nivel, la gente está arriesgando su trabajo. Entonces, cuánto tiempo y esfuerzo tomó llegar allí y asegurarnos de seguir avanzando en eso, creo que ese fue uno de los grandes desafíos.

A corto plazo, creo que veremos algo como PolarEyes en el mercado en los próximos dos años. Y el primer objetivo tiene que ver realmente con la biometría. Pero en última instancia, cuando se aporta nueva información a estos sistemas, puede surgir todo un conjunto de aplicaciones que quizás ni siquiera estemos imaginando todavía.

Luego, en el rango de 5 a 10 años, a medida que avancemos hacia hacer cosas con todo el espectro visible, podremos analizar cosas como cómo podemos usar la polarización para el monitoreo de signos vitales y otras aplicaciones.

En cuanto al tamaño del mercado, en el corto plazo pensamos que estará en el rango de mil millones a 10 mil millones de dólares para los mercados que podríamos abordar con algo como PolarEyes y Orion y las otras tecnologías en conjunto. Sin embargo, en última instancia, en los próximos 10 años, habrá un surgimiento aún mayor de aplicaciones de visión por computadora y de visión artificial en general. Así que creo que un mercado de entre 30.000 y 50.000 millones de dólares parece realmente realista en este momento, si miramos dentro de 10 años.

Fecha de publicación: 02 de agosto de 2023