ES2967193T3 - Filtro óptico basado en acoplamiento de material ligero en espacios de cavidad confinada cuántica - Google Patents

Abstract

Un filtro óptico puede comprender una estructura de capas que comprende una pluralidad de capas apiladas en una dirección del espesor de la estructura de capas y que incluye: una pluralidad de capas nanofotónicas formadas de un material nanofotónico con simetría icosaédrica o dodecaédrica y al menos una capa de sustrato. formado de un material ópticamente transparente, en el que una de al menos una capa de sustrato está situada entre dos de la pluralidad de capas nanofotónicas en la dirección del espesor de la estructura de capas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Filtro óptico basado en acoplamiento de material ligero en espacios de cavidad confinada cuántica

Campo técnico

Diversas formas de realización se refieren en general a filtros ópticos así como a gafas y dispositivos de hiperluminosidad que incluyen filtros ópticos. Otras formas de realización se refieren a lentes ópticas, medios de iluminación de habitaciones, medios de alumbrado público, láminas para portátiles, teléfonos móviles, acristalamientos de soportes (coches y camiones), acristalamientos de aviones, ventanas en general, como por ejemplo ventanas de edificios, así como juguetes, incluyendo respectivamente filtros ópticos.

Antecedentes

La fototerapia ha adquirido una gran importancia en los últimos años, en particular en el tratamiento de, pero sin limitarse a, las enfermedades de la piel. En este campo, se reconoce generalmente que el efecto terapéutico está estrechamente relacionado con las características de la luz utilizada para la terapia, incluyendo no sólo el intervalo de longitud de onda de la luz sino también características relacionadas con la distribución espacial de los fotones dependiendo, por ejemplo, del momento angular. La influencia de estas características sobre el efecto terapéutico se ha convertido en los últimos años en objeto de intensas investigaciones. Ejemplos de desarrollos en este campo se describen, entre otros, en los documentos US 2008/286453 A1 y WO 2017/211420 A1.

Se pueden encontrar aspectos adicionales relacionados con la presente descripción en: el documento US 5.640.705; Andreani, C.L, "Exciton-Polaritons in Bulk Semiconductors and in Confined Electron and Photon Systems", p.37-82, 2014 en libro Eds. Auffeves. A et al.: "Strong light-matter coupling: from atoms to solid-sate systems, Word Scientific, ISBN 978-981-4460-34-7; Carusotto, I. y Ciuti, C., "Quantum fluids of light", arXiv:1205.6500v3, 17 de octubre de 2012; Castelletto, S, et al.: "A silicon carbide room temperature single photonsource", Nature Materials, 13, 151-156, 2014; Del Negro, et al.: "Light transport through the band -ed ge states of Fibonacci quasicrystals, Physical Review Letters, 90(5):055501-1-4, 2003; Kavokin, A.V. et al.: "Microcavities", Oxford University Press, Oxford, 2017; Lounis , B., y Moerner, W. E. "Single photons on demand from a single molecule at room temperature", Nature, 407: 491-493, 2000; Koruga, Dj., "Hyperpolarized light": Fundamentals of nanobiomedical photonics", Zepter Book World, Belgrado 2018; Michler, P., et al.: "Quantum correlation among photons from a single quantum dot at room temperature", Nature, 406: 968-970, 2000; Moradi A.: "Electronic wave propagation in a random distribution of C60 molecules", Physics of Plasmas 21,104508, 2014; el documento WO 9604958 A1; y el documento WO 9604959 A1.

El documento US 2014/225063 A1 describe un fotodetector que incluye uno o más fotodiodos y un circuito de procesamiento de señales. Cada fotodiodo incluye un primer electrodo transparente, un segundo electrodo y una heterounión interpuesta entre el primer electrodo y el segundo electrodo. Cada heterounión incluye una capa de puntos cuánticos y una capa de fullereno dispuesta directamente sobre la capa de puntos cuánticos.

El documento US 2017/276849 A1 describe un filtro óptico interferométrico de dirección selectiva para dispositivos espectrométricos que incluye una disposición de estructuras fotónicas unidimensionales de dos capas. Cada una de las dos estructuras contiene una capa defectuosa, y cada estructura fotónica tiene una función de dispersión en el espacio de momento de energía (E, kx, ky), donde kx y ky son componentes de momento de los fotones transmitidos de las estructuras fotónicas para una energía definida (frecuencia/longitud de onda) E en el espacio del momento de energía. Ambas estructuras fotónicas tienen interfaces opuestas que se encuentran a una distancia plana paralela entre sí. En este caso, las funciones de dispersión de ambas estructuras fotónicas se cruzan o intersectan en el espacio de momento de energía y producen un conjunto cortado de rayos de ondas sobre las superficies de las funciones de dispersión a una energía particular, en que un rayo de ondas contiene ondas elegidas selectivamente a través de el filtro en un ángulo, mientras que otras ondas son reflejadas por el filtro en otros ángulos.

La conversión eficiente de la luz emitida por fuentes de luz convencionales utilizadas para la fototerapia en luz con características predeterminadas, como por ejemplo una distribución espacial predeterminada de los fotones dependiendo de sus momentos angulares, es de gran importancia para una fototerapia altamente eficiente.

Resumen

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un filtro óptico definido en la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes se definen formas de realización ejemplares de la presente invención.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos, los caracteres de referencia similares en general se refieren a las mismas partes en las diferentes vistas. Los dibujos no están necesariamente a escala, sino que generalmente se hace hincapié en ilustrar los principios de la invención. En la siguiente descripción, se describirán diversas formas de realización de la invención con referencia a los siguientes dibujos, en los que:

La 1 es un dibujo esquemático que ilustra las principales características de la hiperluz;

La FIG. 2 muestra tres estados de rotación de una molécula de C60;

La FIG. 3 ilustra esquemáticamente diferentes mecanismos de interacción de la luz con una molécula de C60 como una cavidad 0D;

La FIG. 4A es un gráfico que muestra los espectros de potencia de un fotón, de un excitón y de un polaritón como función de una fuerza de acoplamiento efectiva; La FIG. 4b es un gráfico que muestra los espectros de potencia de un fotón, de un excitón y de polaritones como función del momento;

La FIG. 5 es un dibujo esquemático que ilustra un filtro óptico de acuerdo con una forma de realización ejemplar de la presente descripción;

La FIG. 6 ilustra la influencia de una cavidad 2D de acuerdo con la presente descripción sobre los estados de polarización de la luz incidente sobre la base de una esfera de Poincaré;

La FIG. 7 es un dibujo esquemático que ilustra un filtro óptico de acuerdo con otra forma de realización ejemplar de la presente descripción;

La FIG. 8 es un dibujo esquemático que ilustra un filtro óptico de acuerdo con todavía otra forma de realización ejemplar de la presente descripción;

Las FIGi. 9a-9d son dibujos esquemáticos que ilustran posibles aplicaciones de filtros ópticos de acuerdo con la presente descripción;

La FIG. 10 es un dibujo esquemático que ilustra una lámpara terapéutica ejemplar que incluye un filtro óptico de acuerdo con la presente descripción;

Las FIGi. 11-24 son gráficos que ilustran características de filtros de acuerdo con la presente descripción; y

La FIG. 25 es una tabla que resume los resultados de las mediciones realizadas con filtros ópticos de acuerdo con la presente descripción.

Descripción

La siguiente descripción detallada se refiere a los dibujos adjuntos que muestran, a modo de ilustración, detalles específicos y formas de realización en las que se puede poner en práctica la invención.

La palabra "ejemplar" se utiliza en el presente documento con el significado de "que sirve como ejemplo, instancia o ilustración". Cualquier forma de realización o diseño descrito en el presente documento como "ejemplar" no necesariamente debe interpretarse como preferente o ventajoso sobre otras formas de realización o diseños.

Una intensa investigación durante los últimos años ha revelado que el efecto terapéutico de la fototerapia se puede aumentar significativamente utilizando luz cuyos fotones están ordenados espacialmente por el momento angular. Este tipo de luz se denominará "hiperluz" en la descripción siguiente. Las características de la hiperluz se describirán brevemente a continuación con referencia a la FIG. 1.

La FIG. 1 ilustra esquemáticamente las características de la hiperluz 10. En la FIG. 1, los fotones emanan de un punto central 12 y están ordenados por momento angular a lo largo de espirales respectivas.

El patrón en espiral de fotones con diferentes momentos angulares es similar al patrón de una semilla de girasol. Las semillas de un girasol están dispuestas en espirales, un conjunto de espirales a la izquierda y el otro a la derecha. La relación entre el número de espirales a la derecha y el número de espirales a la izquierda viene determinada por la proporción áurea 0= (1 \5)/2 “ 1,62.

El número de espirales a la derecha y espirales a la izquierda asociadas con momentos angulares en la hiperluz que se muestra en la FIG. 1 también está determinado por la proporción áurea. En detalle, en la FIG. 1, se pueden identificar 21 espirales a la izquierda y 34 espirales a la derecha, cuya proporción viene determinada por la proporción áurea O.

La hiperluz puede generarse mediante emisión resonante de los estados propios de energía T-ig, T2g, T-iu y T2u de C60. Sin embargo, esto significa que existen algunas limitaciones en cuanto a la energía de la luz incidente.

La presente descripción propone una forma alternativa de generar hiperluz que se basa en polaritones, es decir, pares fotón-excitón, en una cavidad formada por material nanofotónico con simetría icosaédrica o dodecaédrica. Esto se explicará en detalle a continuación comenzando con una breve descripción de las características del material nanofotónico con simetría icosaédrica o dodecaédrica.

Como ejemplo de dicho material nanofotónico con simetría icosaédrica, se describirán a modo de ejemplo los fullerenos C60. El C60 está compuesto por 60 átomos de carbono ordenados en 12 pentágonos y 20 hexágonos. C60 tiene dos longitudes de enlace. Una primera longitud de enlace está definida por la longitud de un borde entre dos hexágonos adyacentes y la segunda longitud de enlace está definida por la longitud de un borde entre un hexágono y un pentágono adyacente, en que la primera longitud de enlace es mayor que la segunda longitud de enlace. Las moléculas de C60 tienen un diámetro de aproximadamente 1 nm y giran en un sólido entre 1,8 y 31010 veces por segundo alrededor de uno de los 31 ejes de rotación que pueden caracterizarse en términos de su simetría. En detalle, en C60 se pueden identificar un total de 6 ejes de rotación C5 con simetría quinaria, un total de 10 ejes de rotación C3 con simetría ternaria y un total de 15 ejes de rotación C2 con simetría binaria. Una molécula de C60 gira de forma alterna y aleatoria alrededor de estos ejes de rotación.

En la FIG. 2 se muestran tres posibles orientaciones de una molécula de C60 con respecto a un conjunto fijo de ejes C5, C3 y C2. El plano de cada dibujo es ortogonal a una dirección [111]. Las varillas delgadas representan direcciones [110] que son ortogonales a la dirección [111]. La transformación del estado "a" al estado "b" en la FIG.

2 implica una rotación de 60° alrededor de la dirección [111], mientras que una transformación del estado "a" al estado "c" en la FIG. 2 implica una rotación de ~42° alrededor de la dirección [110].

Los fotones incidentes pueden interactuar con una molécula de C60 de diferentes maneras: (a) con la superficie exterior de la molécula y (b) con la superficie interior de las moléculas. La probabilidad de interacción de los fotones incidentes que atraviesan los pentágonos con la superficie interior es cero. Por lo tanto, las áreas de los pentágonos pueden considerarse "cerradas" para esta interacción específica.

La probabilidad de que los fotones que pasan a través de los hexágonos interactúen con la superficie interior es mayor que cero. Sin embargo, esta probabilidad de interacción específica depende del estado dinámico de una determinada molécula de C60, determinado entre otras cosas por la rotación aleatoria descrita anteriormente de las respectivas moléculas de C60 alrededor de los ejes de rotación mencionados anteriormente, lo que significa que la probabilidad de interacción cambia con el tiempo. Esta probabilidad se puede expresar en términos de áreas efectivas de los hexágonos que se muestran a modo de ejemplo en la FIG. 3.

En la FIG. 3, se muestra esquemáticamente una molécula de C60. Entre los 12 pentágonos sólo se muestra uno a modo de ejemplo. El pentágono representativo está sombreado en la FIG. 3 cuyo sombreado indica que un fotón incidente ain que pasa a través de un pentágono no interactúa con la superficie interna de la molécula de C60, es decir, no interactúa con la cavidad definida dentro de la molécula. En la FIG. 3, aout denota un fotón que ha pasado a través de la molécula de c60.

De manera similar, entre los 20 hexágonos sólo se muestra uno en la FIG. 3. Debido a la dinámica descrita anteriormente de una molécula de C60, un hexágono puede tener diferentes áreas efectivas, lo que significa que dependiendo de un estado vibratorio y/o rotacional específico de una molécula de C60, la probabilidad de interacción de un fotón con la superficie interna de una molécula de C60 después de haber pasado a través de un hexágono es diferente. Los diferentes estados de un hexágono se indican en la FIG. 3 por medio de los diferentes sombreados. En detalle, se muestra un hexágono en cinco estados diferentes brb5, en que en el estado b1 se muestra que el hexágono está completamente abierto, lo que indica la probabilidad de interacción más alta de un fotón incidente que pasa a través de este hexágono con la superficie interna de la molécula de C60, mientras que en el estado b5 el área del hexágono se muestra completamente cerrada, lo que indica una probabilidad de interacción correspondiente de cero. Los estados b2, b3 y b4 son estados intermedios que corresponden a probabilidades de interacción entre cero y la probabilidad más alta asociada con el estado b-i.

Además, en la FIG. 3, B1 muestra un estado de toda la molécula en el que todos los hexágonos están en el estado b1. Tal como se ha mencionado anteriormente, los pentágonos siempre están completamente cerrados. Por lo tanto, los pentágonos se representan como áreas completamente sombreadas.

B5 muestra un estado de toda la molécula en el que todos los hexágonos están en el estado b5. Por lo tanto, tanto los pentágonos como los hexágonos se representan como áreas completamente sombreadas, lo que significa que en este estado de la molécula ningún fotón incidente interactuará con la cavidad dentro de la molécula.

En la FIG. 3, bin denota un fotón que pasa a través de un hexágono, es decir, que entra en la cavidad dentro de una molécula de C60 e interactúa con su superficie interior, es decir, con la cavidad. Un fotón que sale de la molécula de C60 después de dicha interacción se denota por medio de b0ut.

Tal como indican además Cin y c0ut, también hay fotones que pasan a través de hexágonos, es decir, que entran en la cavidad, sin interactuar con la cavidad.

En la FIG. 3 también se muestran las dimensiones respectivas de la cavidad, así como de las capas interior y exterior de los electrones n, y las posiciones del núcleo del átomo de carbono.

Los 12 pentágonos constituyen aproximadamente el 38% de la superficie total de una molécula de C60. Los 20 hexágonos constituyen aproximadamente el 62% de la superficie de una molécula de C60. Tal como se ha mencionado anteriormente, las áreas efectivas de los hexágonos cambian debido al comportamiento dinámico descrito anteriormente de las respectivas moléculas de C60. Por tanto, la probabilidad efectiva de interacción de un fotón incidente con la superficie interna de una molécula de C60 es menor.

Un fotón incidente que interactúa con la superficie interna de una molécula de C60 puede generar un par electrónhueco unido, es decir, un excitón, o puede acoplarse a un excitón existente para formar un polaritón. Los excitones en descomposición también pueden emitir un fotón (recombinación radiativa) que también puede acoplarse a otro excitón existente para formar un polaritón. Los cálculos han revelado que la probabilidad de que se genere un excitón es aproximadamente del 38%, mientras que la probabilidad de formar un polaritón es menor. Los cálculos y experimentos con diferentes fuentes de luz han revelado probabilidades de generación de un polaritón en el intervalo de aproximadamente el 15-25%.

Por medio de la interacción de los fotones incidentes con las cavidades formadas en las moléculas de C60 para de esta manera formar polaritones, se cambian las características espectrales de la luz y la distribución espacial de los fotones dependiendo de sus momentos angulares se convierte en la configuración mostrada en la FlG. 1, lo que significa que la hiperluz se genera de esta manera.

En la FIG. 1 se muestran los espectros de potencia de un fotón, un excitón y un polaritón como una función de una fuerza de acoplamiento efectiva g. 4a. La intensidad (potencia) en la FIG. 4a se da en unidades arbitrarias. u> es la frecuencia óptica y g es una fuerza de acoplamiento efectiva. El valor de w/g=+1 corresponde a la condición de resonancia de Rabi en que se forma el llamado "polaritón superior". Tal como se muestra en la FIG. 4a, un polaritón superior tiene una potencia mayor en comparación con el fotón y el excitón no acoplados. En w/g=-1 se forma el llamado "polaritón inferior" que tiene una potencia menor en comparación con el fotón y el excitón no acoplados. Las energías de los polaritones superiores, los polaritones inferiores, los fotones y los excitones en función del momento se muestran en la FIG. 4b. Para obtener más detalles al respecto, véase por ejemplo Kavokin, A. V. et al., "Microcavities", Oxford University Press, Oxford, 2017.

La eficiencia de conversión de la luz incidente en hiperluz está determinada, entre otros aspectos, por la tasa de desintegración del excitón radiativo, que depende de las dimensiones de la cavidad. Una cavidad definida por una molécula de C60 se denomina cavidad 0D, es decir, una cavidad de dimensión cero. La tasa de desintegración radiativa r0D asociada con una cavidad 0D viene determinada por la siguiente expresión:

En la expresión anterior, £0 denota la permitividad en el vacío, n denota la densidad de electrones, e denota la carga elemental, m0 denota la masa del electrón libre, u> denota la frecuencia óptica, c denota la velocidad de la luz y f denota una fuerza de acoplamiento. .

Se pueden lograr mayores tasas de desintegración radiativa y, por tanto, mayores tasas de conversión de la luz incidente en hiperluz mediante una cavidad 2D (cavidad bidimensional). Una cavidad 2D puede configurarse mediante una estructura de capas 20 que se muestra en la FIG. 5.

Tal como se muestra en la FIG. 5, la estructura de capas 20 incluye una pluralidad de capas 22, 24, 26 apiladas en una dirección de espesor z de la estructura de capas 20. La pluralidad de capas incluye una pluralidad de capas nanofotónicas 22 y 24, y una capa de sustrato 26 interpuesta entre las capas nanofotónicas 22, 24 en la dirección del espesor z. Las capas nanofotónicas 22, 24 incluyen o están formadas por material nanofotónico con simetría icosaédrica o dodecaédrica, por ejemplo de fullerenos, en particular fullerenos C60. Las capas nanofotónicas 22, 24 pueden tener espesores de 1 a 10 nm, opcionalmente de 1 a 5 nm, de manera adicional opcionalmente de 3 a 5 nm.

La capa de sustrato 26 está formada por un material ópticamente transparente, por ejemplo de SÍO2 y/o TÍO2. La capa de sustrato 26 puede tener un espesor de 1 a 15 nm, opcionalmente de 5 a 10 nm, de manera adicional opcionalmente de 10 a 15 nm.

La capa de sustrato 26 está sustancialmente libre de material nanofotónico. Una estructura de capas 20 que incluye una capa de sustrato de este tipo puede fabricarse de manera muy sencilla y tiene una geometría de cavidad 2<d>bien definida.

Dado que cada una de las capas nanofotónicas 22, 24 está formada de material nanofotónico, una cavidad 2D también puede denominarse en el presente documento cavidad combinada 0D/2D.

La tasa de desintegración radiativa r2D en una cavidad 2D viene determinada por la siguiente expresión

En esta expresión, fxy denota una fuerza de acoplamiento y S una unidad de área que está determinada por el tamaño de una molécula de C60. Por lo tanto, la tasa de desintegración radiativa T2D en una cavidad bidimensional (cavidad 2D de 0D/cavidad 2D) se puede expresar en términos de la tasa de desintegración radiativa en una cavidad 0D r0D.

f2D - ¿y2r °D

En esta expresión, I representa la dimensión de la cavidad 2D, que puede identificarse o puede estar relacionada con el espesor de la capa de sustrato 26 en la FIG. 5.

Esta expresión muestra claramente que al seleccionar las dimensiones de la cavidad, es decir, el valor "I", para que sea pequeño en comparación con la longitud de onda de la luz incidente, la tasa de desintegración radiativa de los excitones en una cavidad 2D se puede aumentar significativamente en comparación con una Cavidad 0D.

El efecto de una cavidad combinada 0D/2D sobre la luz incidente se puede describir utilizando una esfera de Poincaré. La esfera de Poincaré es una herramienta para representar los estados de polarización de ondas electromagnéticas, como por ejemplo la luz. Cada estado de polarización corresponde a un punto de la esfera, con estados totalmente polarizados en la superficie, estados parcialmente polarizados dentro de la esfera y el estado no polarizado en el centro. Las polarizaciones lineales se encuentran en el ecuador de la esfera, las polarizaciones circulares en los polos y las polarizaciones elípticas en el medio. Las polarizaciones ortogonales se encuentran en la superficie de la esfera una frente a la otra.

Tal como se muestra en la esfera de Poincaré representada en la FIG. 6, el efecto de la cavidad sobre la parte polarizada de la luz incidente se puede describir por la trayectoria P que tiene una curvatura definida por el ángulo de cruce k con respecto a los meridianos de la esfera de Poincaré. La trayectoria P es una de las 31 posibles soluciones de distribuciones superficiales de la dinámica de la cavidad. Una proyección de las 31 trayectorias sobre un plano perpendicular a la línea que conecta los polos produce un patrón de girasol similar al que se muestra en la FIG. 1 que es característico de la hiperluz.

El término "cavidad 2D" utilizado en el presente documento se refiere a una configuración que incluye un espacio delimitado por capas de material nanofotónico. Esto significa, por ejemplo, que no son necesarios espejos reflectantes como en una cavidad convencional. Sin embargo, teniendo en cuenta que sólo una cierta fracción de los fotones incidentes interactúa con la cavidad para formar polaritones, puede resultar ventajoso proporcionar capas de sustrato adicionales en los lados de las capas nanofotónicas 22 y/o 24 opuestas a la capa de sustrato.

26 en la dirección del espesor z de la estructura de capas 20. En la FIG. 7 se muestra una estructura de capas (filtro) 30 configurada de forma correspondiente.

La estructura de capas 30 que se muestra en la FIG. 7 incluye: una primera capa nanofotónica 32 hecha de un material nanofotónico con simetría icosaédrica o dodecaédrica como por ejemplo C60, una segunda capa nanofotónica 34 hecha de un material nanofotónico con simetría icosaédrica o dodecaédrica como por ejemplo C60, una primera capa de sustrato 36 hecha de un material ópticamente transparente como por ejemplo SO2 o TÍO2, una segunda capa de sustrato 38 hecha de un material ópticamente transparente como por ejemplo SÍO2 o TÍO2 y colocada en un lado de la primera capa nanofotónica 32 opuesto a la primera capa de sustrato 36 en la dirección del espesor z de la estructura de capas 30, y una tercera capa de sustrato 40 hecha de un material ópticamente transparente como por ejemplo SO2 o TO2 y colocada en un lado de la segunda capa nanofotónica 34 en la dirección del espesor z de la estructura de capas 30 opuesta a la primera capa de sustrato 36.

La segunda y tercera capas de sustrato 38 y 40 pueden actuar, por un lado, como capas protectoras para proteger la primera y segunda capas nanofotónicas 32 y 34 contra influencias externas. Además, tal como se ha indicado anteriormente, la segunda y tercera capas de sustrato 38 y 40 pueden actuar como espejos, mediante los cuales una parte de los fotones ph, ph' se refleja de nuevo en la primera capa de sustrato 36 a través de la primera capa nanofotónica. 32 y la segunda capa nanofotónica 34, respectivamente. De esta manera, se puede hacer que los respectivos fotones ph, ph' atraviesen las respectivas capas nanofotónicas 32 y 34 y, por lo tanto, la cavidad 2D, una pluralidad de veces, lo que a su vez aumenta la probabilidad de interacción de estos fotones con la cavidad y De ahí la eficiencia de conversión de la luz incidente en hiperluz.

Tal como se ha mencionado anteriormente, las capas de sustrato primera a tercera 36, 38, 40 están hechas de un material ópticamente transparente. Pueden estar hechas del mismo material o de materiales mutuamente diferentes. Por ejemplo, la segunda y tercera capas de sustrato 38 y 40 pueden estar hechas del mismo material, por ejemplo TO2, que puede ser diferente del material de la primera capa de sustrato 36, que puede estar hecha, por ejemplo, de SO2.

Los materiales de las capas de sustrato 36, 38, 40 pueden seleccionarse dependiendo de las características espectrales de la luz incidente para ajustar las características de reflexión dependiendo de las longitudes de onda de interés.

A continuación, se describirá un filtro óptico ejemplar 100 configurado de acuerdo con los principios anteriores con referencia a la FIG. 8.

El filtro óptico 100 incluye una estructura de capas 102 que incluye una pluralidad de capas 104a-104h y 106a-106i apiladas en una dirección de espesor z de la estructura de capas 102. La pluralidad de capas 104a-104h y 106a-106i incluye una pluralidad de capas nanofotónicas 104a-104h formadas de un material nanofotónico con simetría icosaédrica o dodecaédrica y puede incluir una pluralidad de capas de sustrato 106a-106i formadas de un material ópticamente transparente.

Tal como se muestra en la FIG. 8, la pluralidad de capas nanofotónicas 104a-104h y la pluralidad de capas de sustrato 106a-106i pueden estar dispuestas alternativamente en la dirección del espesor z de la estructura de capas 102. En consecuencia, en esta estructura cada una de las capas de sustrato 106b-106h interpuestas entre dos respectivas capas nanofotónicas adyacentes 104a-104h define con las capas nanofotónicas adyacentes una estructura de cavidad 2D que se muestra en la FIG. 5. Además, tres capas de sustrato consecutivas y las respectivas capas nanofotónicas interpuestas entre ellas corresponden a la estructura de capas que se muestra en la FIG. 7.

Por tanto, la descripción de las estructuras de capas mostradas en la FIG. 5 y FIG. 7 se aplica también al filtro óptico 100 mostrado en la FIG. 8.

Tal como se ha expuesto anteriormente, el material nanofotónico puede comprender moléculas de fullereno, en particular moléculas de fullereno C60.

Teniendo en cuenta que la tasa de desintegración radiativa de los excitones en una cavidad 2D viene determinada por la expresión

puede resultar ventajoso seleccionar que las dimensiones de al menos una de las cavidades sean mucho más pequeñas que las longitudes de onda de interés. Para longitudes de onda en el intervalo de frecuencia visible, al menos una de las capas de sustrato 106a-106i puede tener un espesor en un intervalo seleccionado entre 5-30 nm, 5-15 nm y 5-10 nm.

En una forma de realización ejemplar, los espesores de las capas de sustrato 106a-106i se pueden seleccionar de la siguiente manera: capa de sustrato 106a (formada, por ejemplo, de SO2): 50-100 nm, capa de sustrato 106b (formada, por ejemplo, de TÍO2): 5-10 nm, capa de sustrato 106c (formada, por ejemplo, de SÍO2): 10-15 nm, capa de sustrato 106d (formada, por ejemplo, de TO2): 5-10 nm, capa de sustrato 106e (formada, por ejemplo, de SO2): 10-15 nm, capa de sustrato 106f (formada, por ejemplo, de TO2): 5-10 nm, capa de sustrato 106 g (formada, por ejemplo, de SO2): 5-10 nm, capa de sustrato 106h (formada, por ejemplo, de TO2): 5-10 nm, y capa de sustrato 106i (formada, por ejemplo, de SO2): 50-100 nm. En este caso, los espesores de las capas de sustrato más externas 106a y 106i en la dirección del espesor z de la estructura de capas 102 pueden tener espesores significativamente mayores que las otras capas de sustrato 106b-106h. Estas capas de sustrato 106a y 106i pueden, por lo tanto, servir como capas protectoras de la estructura de capas 102.

Por lo tanto, tal como puede apreciarse a partir de este ejemplo en una estructura de capas de un filtro óptico de acuerdo con la presente descripción, las capas de sustrato pueden estar provistas de diferentes espesores, por ejemplo para controlar la dirección de propagación de la luz en la estructura de capas.

Al menos una de las capas de sustrato 106a-106i, opcionalmente una pluralidad de las mismas, o más opcionalmente todas las capas de sustrato 106a-106i, está sustancialmente libre de material nanofotónico para garantizar una geometría de cavidad bien definida en la que la tasa de desintegración del excitón se puede ajustar con precisión para una longitud de onda específica.

Además, al menos una de las capas nanofotónicas 104a-104h, opcionalmente una pluralidad de las mismas, o más opcionalmente todas las capas nanofotónicas 104a-104h, pueden estar sustancialmente libres del material ópticamente transparente de las capas de sustrato 106a-106i. En una forma de realización ejemplar, la fracción en peso de material nanofotónico en al menos una de las capas nanofotónicas 104a-104h, opcionalmente en una pluralidad de las capas nanofotónicas 104a-104h, y todavía más opcionalmente en todas las capas nanofotónicas 104a-104h, es superior al 99%. De esta manera se puede garantizar una alta eficiencia de conversión de la luz incidente en hiperluz.

Las capas de sustrato 106a-106i pueden estar hechas del mismo material ópticamente transparente. Alternativamente, al menos dos de la pluralidad de capas de sustrato 106a-106i pueden estar hechas de materiales mutuamente diferentes con índices de refracción mutuamente diferentes. Tal como se ha explicado anteriormente, de esta manera las características de reflexión de las estructuras de capas en las respectivas interfaces entre las capas de sustrato se pueden ajustar para las longitudes de onda de interés.

Con el fin de evitar una absorción excesiva de luz en las capas nanofotónicas 104a-104h, sus espesores pueden estar en un intervalo seleccionado entre: 3-10 nm, 3-7 nm y 3-5 nm. En la forma de realización ejemplar mostrada en la FIG. 8, todas las capas nanofotónicas 104a-104h pueden tener espesores en un intervalo de 3-5 nm.

Las estructuras de capas descritas en el presente documento pueden fabricarse, por ejemplo, mediante deposición de vapor química o física.

Tal como se muestra en la FIG. 8, el filtro 100 puede incluir además un soporte 108 que soporta la estructura de capas 102. El soporte 108 puede estar hecho de un material ópticamente transparente como por ejemplo PMMA, CR39 o vidrio. El soporte puede tener una transmitancia de luz visible de al menos el 70%.

Si bien no se muestra en la FIG. 8, el soporte 108 puede estar provisto en sus lados opuestos de una estructura de capas 102. Además, el soporte 108 puede incluir material nanofotónico 108a con simetría icosaédrica o dodecaédrica, como por ejemplo C60, disperso en el mismo o depositado como una capa 108b sobre una superficie del mismo. De esta manera, el soporte 108 también puede contribuir a la generación de hiperluz, por ejemplo, mediante emisión resonante de los estados propios de energía T-ig, T2g, T-iu y T2u de C60. De esta manera, se puede aumentar la eficiencia de conversión de la luz incidente en hiperluz. La concentración en peso del material nanofotónico 108a en el soporte 108 puede oscilar entre 0,001 y 0,050.

El soporte 108 no tiene que estar configurado como un elemento plano tal como se muestra a modo de ejemplo en la FIG. 8, sino que puede configurarse alternativamente como una estructura curva, por ejemplo como lente, en particular como lente para gafas. Las gafas de ejemplo 200 que incluyen un par de lentes 220 equipadas con filtros ópticos 100 descritas anteriormente se muestran en la FIG 9a. Por medio de las gafas representadas en la FIG.

9a, la luz incidente se convierte en hiperluz cuyas características están determinadas por la proporción áurea, tal como se explica en base a la FIG. 1. Es sabido, por ejemplo a partir del documento US 2008/286453 A1, que el ciclo del reloj del cerebro humano obedece a la proporción áurea. Los experimentos han demostrado que al exponer los ojos de una persona de prueba a una luz cuyas características están determinadas por la proporción áurea, se puede normalizar la función cerebral. Por lo tanto, utilizar gafas como las mostradas en la FIG. 9a puede ayudar a normalizar la función cerebral, mejorando así el bienestar general.

Las gafas 200 mostradas en la FIG. 9a pueden estar expuestas a la luz solar. Sin embargo, dado que el filtro óptico de acuerdo con la presente invención está configurado para convertir cualquier tipo de luz (es decir, cualquier longitud de onda) en hiperluz, también se puede lograr una armonización (normalización) de la función cerebral mediante luz artificial generada por los medios de iluminación 300 equipados con un filtro óptico 100 de acuerdo con la presente descripción, tal como se muestra en la FIG. 9b. En este caso no será necesario llevar gafas para conseguir el efecto anterior.

Se puede lograr un efecto similar mediante la luz emitida por otras fuentes de luz artificial como por ejemplo una pantalla 400, por ejemplo de un ordenador portátil o de un juguete 420. En una forma de realización ejemplar, el filtro óptico 100 puede estar configurado como una lámina protectora de pantalla 440, tal como se indica a modo de ejemplo en la FIG. 9c.

En otra forma de realización ejemplar, se puede proporcionar un filtro óptico 100 como o en una ventana 520 de un edificio 500 o se puede configurar como parte de dicha ventana 520. De esta manera, una parte significativa de la luz (por ejemplo, luz solar o luz artificial) que entra en el edificio 500 puede convertirse en hiperluz. Los filtros 100 de acuerdo con la presente descripción se pueden aplicar a cualquier tipo de ventanas, incluidas ventanas de soportes de carretera, ventanas de aviones y ventanas de embarcaciones.

También se puede emplear un filtro 100 de acuerdo con la presente descripción en una lámpara terapéutica 600 a la que se hará referencia en lo sucesivo como dispositivo de generación de hiperluz o dispositivo de hiperluz. En la FIG. 10 se muestra un dispositivo de hiperluz ejemplar 600. El dispositivo de hiperluz 600 puede incluir una fuente de luz 602 y un filtro óptico 100 descrito anteriormente. La fuente de luz 602 puede estar configurada como una fuente adaptada para emitir luz visible, por ejemplo como una lámpara halógena.

El dispositivo de hiperluz 600 puede incluir además un polarizador 606 colocado a lo largo de una trayectoria de luz 604 entre la fuente de luz 602 y el filtro 100. El polarizador 606 puede estar configurado como un polarizador lineal adaptado para convertir la luz emitida por la fuente de luz 602 en luz linealmente polarizada. El polarizador 606 puede estar configurado como un polarizador de división de haz como por ejemplo un polarizador Brewster tal como se indica en la FIG. 10.

Por medio de un dispositivo de hiperluz 600 representado en la FIG. 10, la luz emitida por la fuente de luz 602 se puede convertir primero en luz polarizada por medio del polarizador 606, y a continuación en hiperluz por medio del filtro 100, es decir, en hiperluz polarizada que también se denomina "luz hiperpolarizada" en la técnica. Los fotones de la luz hiperpolarizada están ordenados tanto por energía como por momento angular. Cabe señalar que en el dispositivo de hiperluz 600 el polarizador 606 no es obligatorio.

La interacción de la luz con un filtro de acuerdo con la presente descripción no sólo afecta la distribución espacial de los fotones de acuerdo con sus momentos angulares, sino que también puede cambiar las características espectrales de la luz. Los resultados experimentales que muestran este aspecto de los filtros de acuerdo con la presente descripción, en particular del filtro mostrado en la FIG. 8, se explicarán a continuación con referencia a las Figuras 11 a 25.

La FIG. 11 muestra el espectro de luz emitida por un LED después de su paso a través del aire. Este espectro está indicado por la línea negra continua en la FIG. 11 y se denomina "LED (AIRE)". Además, el espectro de luz emitido por el mismo LED después de pasar a través de un sustrato de PMMA, que no incluye material nanofotónico, se muestra como un área sombreada en la FIG. 11. Este espectro se denomina "LED (PMMA)" en la FIG. 11.

Tal como se puede apreciar claramente en la FIG. 11, en el intervalo de longitud de onda de ~400-700 nm no hay diferencia significativa entre ambos espectros, lo que significa que el PMMA no cambia significativamente las características espectrales de la luz emitida por el LED.

La FIG. 12 muestra el espectro de la luz emitida por el LED tras su paso por el aire. Este espectro está indicado por la línea negra continua en la FIG. 12 y se denomina "LED (AIRE)". Además, el espectro de luz emitido por el mismo LED después de pasar a través de un sustrato de PMMA equipado con una cavidad (filtro) 0D/2D descrita anteriormente se muestra como un área sombreada. Este espectro se denomina "LED (PMMA y CAVIDAD 2D)" en la FIG. 12. El sustrato de PMMA corresponde a un soporte descrito anteriormente y puede incluir opcionalmente moléculas de C60 dispersas en el mismo.

La diferencia entre los espectros mostrados en la FIG. 12, es decir, entre LED (PMMA y CAVIDAD 2D) y LED (AIRE) se muestra en la FIG. 13 como un área sombreada.

Tal como puede apreciarse claramente a partir de los espectros mostrados en las FIG. 12 y 13, por medio de la cavidad 2D, las altas frecuencias en el espectro LED se convierten en componentes de frecuencia con menor energía en el espectro visible. En consecuencia, el efecto de la cavidad 2D sobre el espectro luminoso difiere significativamente del efecto ejercido por un filtro convencional que simplemente suprime ciertos componentes espectrales por absorción y, por tanto, reduce la intensidad luminosa integral. Más específicamente, dado que un filtro de acuerdo con la presente descripción está configurado para convertir luz de alta energía en luz de baja energía, la intensidad integral en el intervalo visible no se ve afectada en absoluto o al menos en mucha menor medida en comparación con los filtros ópticos convencionales.

Por estas razones, los filtros ópticos de acuerdo con la presente descripción se pueden emplear como filtros en gafas, ya que están configurados para reducir la intensidad de la luz incidente en un intervalo espectral potencialmente dañino para el ojo humano, a la vez que se mantiene alta la intensidad integral.

La FIG. 14 muestra el espectro de luz emitida por un LED después de su paso a través del aire. Este espectro está indicado por la línea negra continua en la FIG. 14 y se denomina "LED (AIRE)". Además, el espectro de luz emitido por el mismo LED después de pasar a través de un sustrato CR39, que no incluye material nanofotónico, se muestra como un área sombreada. Este espectro se denomina "LED (CR39)" en la FIG. 14. CR39 (carbonato de alil diglicol (ADC)) es un polímero plástico comúnmente utilizado en la fabricación de lentes para gafas. El sustrato CR39 corresponde a un soporte previamente descrito y opcionalmente puede incluir moléculas de C60 dispersas en el mismo o depositadas como una capa delgada sobre una de sus superficies.

Tal como se puede apreciar claramente, en el intervalo de longitud de onda de ~400-700 nm no hay diferencia significativa entre ambos espectros, lo que significa que el sustrato CR39 no cambia significativamente las características espectrales de la luz emitida por el LED.

La FIG. 15 muestra nuevamente el espectro de la luz emitida por el LED después de su paso a través del aire. Este espectro está indicado por la línea negra continua en la FIG. 15 y se denomina "LED (AIRE)". Además, el espectro de luz emitido por el mismo LED después de pasar a través de un sustrato CR39 equipado con una cavidad 2D (filtro) descrita anteriormente se muestra como un área sombreada. Este espectro se denomina "LED (CR39 y CAVIDAD 2D)" en la FIG. 15. La diferencia entre los espectros mostrados en la FIG. 15, es decir, entre los espectros denominados "LED (CR39 y CAVIDAD 2D)" y "LED (AIRE)" en la FIG. 15, se representa en la FIG.

16 como un área sombreada.

Estas mediciones confirman los resultados obtenidos sobre la base de un filtro óptico que incluye un sustrato de PMMA, es decir, mediante la cavidad 2D la potencia de la luz incidente en el intervalo de longitud de onda de alta energía de 400-470 nm se convierte en luz con menor energía en el intervalo de longitud de onda de entre 470 770 nm.

Los resultados anteriores no dependen de la fuente de luz específica utilizada. Esto se expondrá a continuación con respecto a las FIG. 17 a 22 que muestran mediciones obtenidas sobre la base de la luz de neón emitida por lámparas (tubos) de neón convencionales tal como se utilizan, por ejemplo, en oficinas.

En detalle, la FIG. 17 muestra el espectro de la luz de neón después de pasar a través del aire. Este espectro está indicado por la línea negra continua en la FIG. 17 y se denomina "NEÓN (AIRE)". Además, el espectro de la luz de neón después de pasar a través de un sustrato de PMMA, que no incluye material nanofotónico, se muestra como un área sombreada. Este espectro se denomina "NEÓN (PMMA)" en la FIG. 17.

Tal como se puede ver claramente en la FIG. 17, en el intervalo de longitud de onda de -400-700 nm no hay diferencia significativa entre ambos espectros, lo que significa que el sustrato de PMMA no cambia significativamente las características espectrales de la luz de neón.

La FIG. 18 muestra nuevamente el espectro de la luz de neón después de su paso a través del aire. Este espectro está indicado por la línea negra continua en la FIG. 18 y se denomina "NEÓN (AIRE)". Además, el espectro de la luz de neón después del paso a través de un sustrato de PMMA equipado con una cavidad 2D, es decir, un filtro óptico, descrito anteriormente, se muestra como un área sombreada. Este espectro se denomina "NEÓN (PMMA y CAVIDAD 2D)" en la FIG. 18. La diferencia entre los espectros mostrados en la FIG. 18, es decir, entre NEÓN (PMMA y CAVIDAD 2D) y NEÓN (AIRE), se representa en la FIG. 19 como un área sombreada.

Las FIG. 18 y 19 confirman los resultados obtenidos sobre la base de luz LED, es decir, el filtro atenúa la intensidad de la luz de alta energía convirtiéndola en luz de menor energía.

La FIG. 20 muestra el espectro de la luz de neón después de su paso a través del aire. Este espectro está indicado por la línea negra continua en la FIG. 20 y se denomina "NEÓN (AIRE)". Además, el espectro de la luz de neón después de pasar a través de un sustrato de CR39, que no incluye material nanofotónico, se muestra como un área sombreada. Este espectro se denomina "NEÓN (CR39)" en la FIG. 20.

Tal como se puede observar claramente, en el intervalo de longitud de onda de ~400-700 nm no hay diferencia significativa entre ambos espectros, lo que significa que el sustrato de CR39 no cambia significativamente las características espectrales de la luz de Neón.

La FIG. 21 muestra nuevamente el espectro de la luz de neón después de su paso a través del aire. Este espectro está indicado por la línea negra continua en la FIG. 21 y se denomina "NEÓN (AIRE)". Además, el espectro de la luz de neón después del paso a través de un sustrato CR39 equipado con una cavidad 2D (filtro) descrita anteriormente se muestra como un área sombreada. Este espectro se denomina "NEÓN (CR39 y CAVIDAD 2D)" en la FIG. 21. La diferencia entre los espectros mostrados en la FIG. 21, es decir, entre n Eó N (CR39 y CAVIDAD 2D) y NEÓN (AIRE), se representa en la FIG. 22 como un área sombreada.

Los resultados de las mediciones que se muestran en las FIG. 14 a 22 muestran de manera consistente que los filtros de acuerdo con la presente descripción están configurados para convertir luz de alta energía en luz de menor energía en el intervalo espectral visible, y que este efecto no depende de la fuente de luz. Esto a su vez demuestra claramente la gran versatilidad de los filtros ópticos de acuerdo con la presente descripción.

Tal como puede apreciarse en los espectros anteriores, las fuentes de luz utilizadas en las mediciones analizadas anteriormente no comprenden componentes espectrales con intensidades significativas en longitudes de onda superiores a 700 nm, es decir, en el régimen de IR. Por lo tanto, para analizar la influencia de un filtro óptico de acuerdo con la presente descripción sobre la luz infrarroja (IR), se han llevado a cabo mediciones adicionales utilizando luz solar como luz incidente.

El espectro de la luz solar sin procesar en el intervalo de 380-780 nm se muestra en la FIG. 23 como área rayada (irradiancia de 396,24 W/m2 y coordenadas de color CIE 1931: x=0,3437, y=0,3590). Tal como se puede apreciar en esta figura, la potencia en el régimen IR es más significativa en comparación con la luz LED y NEÓN.

En la FIG. 24 tanto el espectro de luz solar sin procesar (indicado por la línea negra continua) como el espectro de luz solar filtrado por un filtro óptico de acuerdo con la presente descripción (indicado por el área sombreada) se muestran en el intervalo de longitud de onda de 380-780 nm (irradiancia de 153,61 W/m2, coordenadas de color CIE 1931: x=0,3192, y=0,3934). Tal como puede apreciarse a partir de estos espectros, tanto los componentes espectrales de alta energía como los de baja energía son suprimidos mediante un filtro óptico de acuerdo con la presente descripción. De esta manera, el espectro de luz solar se ajusta a las características de sensibilidad espectral del ojo humano (coincidencia de aproximadamente el 97%).

En la tabla que se muestra en la FIG. 25 se resumen los resultados de diversas mediciones con diferentes fuentes de luz (LED, neón) y diferentes materiales de soporte (PMMA, CR39).

En detalle, en las líneas de la tabla mostrada en la FIG. 25 se muestran las características de diferentes espectros de luz. Estas características incluyen: la iluminancia Ev(lux=lm/m2), la temperatura de color Tcp (K=Kelvin), la longitud de onda dominante Ad (nm), las coordenadas de color en el espacio de color CIE 1931, el efecto de excitación o probabilidad Pe (%) en la longitud de onda dominante Ad, y la irradiancia SDE (W/m2) en diferentes intervalos de longitud de onda. "C60 (@)" indica además que el soporte incluye moléculas de C60 dispersas en el mismo. "C60 (nf)" indica que el soporte tiene una capa de C60 depositada sobre el mismo.

En la línea A0 de la tabla mostrada en la FIG. 25 se resumen las características de la luz emitida por un LED.

En la línea A01 se resumen las características de la luz LED tras su paso a través de un sustrato de PMMA que no incluye material nanofotónico.

En la línea A011, se resumen las características de la luz LED después del paso a través de un filtro óptico de acuerdo con la presente descripción que incluye un soporte de PMM<a>con moléculas de C60 incorporadas en el mismo.

En la línea A02 se resumen las características de la luz LED tras su paso a través de un sustrato CR39 que no incluye material nanofotónico.

En la línea A021, se resumen las características de la luz LED después del paso a través de un filtro óptico de acuerdo con la presente descripción que incluye un soporte CR39 con una película de C60 proporcionada sobre el mismo.

En la línea B0 de la tabla que se muestra en la FIG. 25 se resumen las características de la luz de Neón.

En la línea B01 se resumen las características de la luz de Neón tras su paso a través de un sustrato de PMMA libre de material nanofotónico.

En la línea B011, se resumen las características de la luz de neón después del paso a través de un filtro óptico de acuerdo con la presente descripción que incluye un soporte de PMMA con moléculas de C60 incorporadas en el mismo.

En la línea B02 se resumen las características de la luz de Neón tras su paso a través de un sustrato de CR39 libre de material nanofotónico.

En la línea B021, se resumen las características de la luz de neón después del paso a través de un filtro óptico de acuerdo con la presente descripción que incluye un soporte CR39 con una película de C60 proporcionada sobre el mismo.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un filtro óptico (100) basado en acoplamiento de material ligero en espacios de cavidad confinados cuánticamente que comprende una estructura de capas (102) que comprende una pluralidad de capas (104a-104h, 106a-106i) apiladas en una dirección de espesor (z) de la estructura de capas (102) y que incluye:

una pluralidad de capas nanofotónicas (104a-104h) formadas de un material nanofotónico con simetría icosaédrica o dodecaédrica, y

al menos una capa de sustrato (106a-106i) formada de un material ópticamente transparente, en que la al menos una capa de sustrato (106a-106i) está libre de material nanofotónico, en que una (106b-106h) de la al menos una capa de sustrato (106a-106i) está colocada entre dos de la pluralidad de capas nanofotónicas (104a-104h) en la dirección del espesor (z) de la estructura de capas (102) de modo que una cavidad 2D está definida por la estructura de capas (102).

2. El filtro óptico (100) de la reivindicación 1,

en que el material nanofotónico comprende moléculas de fullereno,

en que opcionalmente el material nanofotónico comprende moléculas de fullereno C60.

3. El filtro óptico (100) de la reivindicación 1 o 2,

en que la al menos una capa de sustrato (106a-106i) tiene un espesor en un intervalo seleccionado entre: 5-30 nm, 5-20 nm, 5-15 nm y 5-10 nm, y/o

en que al menos una de la pluralidad de capas nanofotónicas (104a-104h) tiene un espesor en un intervalo seleccionado entre: 3-10 nm, 3-7 nm y 3-5 nm, y/o

en que al menos una de la pluralidad de capas nanofotónicas (104a-104h) está libre del material ópticamente transparente de la al menos una capa de sustrato (106a-106i).

4. El filtro óptico (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,

en que la estructura de capas (102) incluye una pluralidad de capas de sustrato (106a-106i), en que opcionalmente la pluralidad de capas de sustrato (106a-106i) y la pluralidad de capas nanofotónicas (104a-104h) están dispuestas alternativamente en la dirección del espesor (z) de la estructura de capas (102), y/o

al menos dos de la pluralidad de capas de sustrato (106a-106i) tienen índices de refracción mutuamente diferentes, y/o

en que al menos dos de la pluralidad de capas de sustrato tienen dimensiones mutuamente diferentes en la dirección del espesor (z) de la estructura de capas (102).

5. El filtro óptico (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,

que comprende además un soporte (108) que soporta la estructura de capas (102), en que, opcionalmente, el soporte (108) está fabricado de un material ópticamente transparente y está configurado como capa de soporte apilada sobre la estructura de capas (102),

en que todavía más opcionalmente, el soporte (108) está configurado como una lente y/o el soporte (108) incluye material nanofotónico (108a, 108b).

6. Gafas (200) que comprenden un filtro óptico (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

7. Una lámpara terapéutica (600), que comprende una fuente de luz (602) y un filtro óptico (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

8. La lámpara terapéutica (600) de la reivindicación 7, que comprende además un polarizador (606) colocado en una trayectoria de luz (604) entre la fuente de luz (602) y el filtro óptico (100) y configurado para polarizar la luz emitida por la fuente de luz ( 602),

en que opcionalmente el polarizador (606) está configurado como un polarizador lineal configurado para convertir la luz incidente en luz linealmente polarizada,

en que todavía más opcionalmente el polarizador (606) comprende o está configurado como un polarizador Brewster.

9. Un medio de iluminación (300) que incluye un filtro óptico (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

10. Una pantalla (400) que incluye un filtro óptico (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

11. Una lámina protectora de pantalla (440) configurada como o que incluye un filtro óptico (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

12. Una ventana (520) que incluye un filtro óptico (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

13. Un juguete (420) que incluye un filtro óptico (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

14. Una lente óptica (220) que incluye un filtro óptico (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

15. Uso de un filtro óptico de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 para filtrar luz, opcionalmente para filtrar luz solar o luz artificial.