The DYNAMO project, coordinated by the UJI, first EIC Pathfinder in the Valencian Community

The DYNAMO project, coordinated by the UJI, first EIC Pathfinder in the Valencian Community

by | 16 Dic 2021 | DYNAMO EN

The DYNAMO project, coordinated by the Optics Research Group (GROC) of the Universitat Jaume I of Castellón, has been approved by the European Commission within the framework of the European Union’s top research and innovation programme, Horizon Europe. Thus, DYNAMO has become the only European EIC Pathfinder project coordinated by an entity of the Valencian Community to receive funding in this first call of the financial period 2021-2027 of Horizon Europe.

DYNAMO is an ambitious project that starts from the study of the fundamentals of acoustic wave scattering and ends up developing ultrafast imaging applications in optics. Its success combines the synergy of the disciplines of physical acoustics, photonics and imaging. The results of this project coordinated by the UJI will accelerate imaging technologies and position European science and industry at the forefront of inventions and advances in this field.

The project also has thirteen other international partners and associated entities such as the State Agency of the Spanish National Research Council (CSIC), the French National Centre for Scientific Research (CNRS), the Imperial College of Science Technology and Medicine in the United Kingdom, the Stanislaw Staszic University of Mining and Metallurgy in Krakow, the Association of European Development Agencies in France, the Foundation for the Promotion of the Research and Development of the European Union and the European Commission, the Foundation for the Promotion of Health and Biomedical Research in the Valencian Community, the Valencian Institute for Business Competitiveness, the Finnovaregio entity, the Institute of Electronics, Microelectronics and Nanotechnology of France, the Universitat Jaume I-Business Foundation, the Association Pierre et Marie Curie, Holoeye Photonics AG and the Sorbonne University.

The EIC Pathfinder DYNAMO project will develop new spatial light modulators based on opto-acoustic coupling. Such light modulators are currently limited by the update frequency of the device, but the new system developed by DYNAMO will remove this limitation, thus creating a fundamental technological breakthrough in the area of optics. The idea is based on sending all possible device patterns simultaneously, encoded in a pulse of a few nanoseconds, thus changing the modulation of the light beam from sequential to parallel.

In this way, DYNAMO will modulate optical beams in two spatial dimensions plus the temporal dimension. This translates into an innovation equivalent to the advancement of data processing from the first electronic computers with a clock frequency of 100kHz in 1945 to 1GHz processing in 2000. DYNAMO would therefore be working on the equivalent of this breakthrough that took half a century, transferred to the field of imaging and accelerated in 50 years thanks to the implementation of this project.

“The aim of DYNAMO is to achieve this extraordinary control of the image by generating a kind of ‘micro-earthquakes’ that will deform the light when it is reflected on surfaces”, explains Daniel Torrent, main researcher of the project and member of GROC. Torrent illustrates this process with the following example: “If you place a ball on the surface of a rippling swimming pool, you can see how it periodically rises and falls, taking practically one second for a complete cycle. The waves that will be studied in DYNAMO make the same movement, but at a rate of one billion times per second, which is the speed at which we intend to manipulate the images formed from our ‘micro-earthquakes'”.

Ultra-fast image manipulation has a myriad of applications, as it allows not only to form images but also to capture them by means of optical processing techniques. “There are a huge number of processes in nature that are too fast to be recorded with conventional cameras, but with the help of the devices that DYNAMO will develop, a giant leap in that direction will be made”, Torrent adds. Given that imaging technologies form the basis of a wide range of products and devices, this breakthrough will have a major global impact, both scientifically and commercially.

The DYNAMO project, coordinated by the UJI, first EIC Pathfinder in the Valencian Community

El proyecto DYNAMO, coordinado por la UJI, primer EIC Pathfinder de la Comunitat Valenciana

by | 16 Dic 2021 | DYNAMO

El proyecto DYNAMO, coordinado por el Grup de Recerca d’Òptica (GROC) de la Universitat Jaume I de Castellón, ha sido aprobado por la Comisión Europea en el marco del máximo programa de investigación e innovación de la Unión Europea, Horizonte Europa. Así, DYNAMO se ha convertido en el único proyecto europeo EIC Pathfinder coordinado por una entidad de la Comunidad Valenciana en recibir financiación en esta primera convocatoria del período financiero 2021-2027 de Horizonte Europa.

DYNAMO es un proyecto ambicioso que parte del estudio de los fundamentos de la dispersión de ondas acústicas y termina desarrollando aplicaciones de imágenes ultrarrápidas en óptica. Su éxito aúna la sinergia de las disciplinas de acústica física, fotónica e imágenes. Los resultados de este proyecto coordinado por la UJI implicarán acelerar las tecnologías de imagen y posicionar la ciencia y la industria europea a la vanguardia de invenciones y avances en esta materia.

El proyecto, además, cuenta con otros trece socios y entidades asociadas de carácter internacional como son la Agencia Estatal del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), el Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) de Francia, el Imperial College of Science Technology and Medicine de Reino Unido, la Universidad de Minería y Metalurgia Stanislaw Staszic de Cracovia, la Asociación Europea de Agencias de Desarrollo de Francia, la Fundación para el Fomento de la Investigación Sanitaria y Biomédica de la Comunitat Valenciana, el Instituto Valenciano de la Competitividad Empresarial, la entidad Finnovaregio, el Instituto de Electrónica, Microelectrónica y Nanotecnología de Francia, la Fundación Universitat Jaume I-Empresa, la Asociación Pierre et Marie Curie, Holoeye Photonics AG y la Universidad de la Sorbona.

El proyecto EIC Pathfinder DYNAMO desarrollará nuevos moduladores espaciales de luz basados en el acoplamiento opto-acústico. Dichos moduladores de luz están actualmente limitados por la frecuencia de actualización del dispositivo, pero el nuevo sistema desarrollado por DYNAMO eliminará esta limitación, creando así un avance tecnológico fundamental en el área de la óptica. La idea se basa en enviar todos los patrones posibles del dispositivo simultáneamente, codificados en un pulso de pocos nanosegundos, por lo que la modulación del haz de luz pasa de ser secuencial a paralela.

De esta manera, DYNAMO modulará haces ópticos en dos dimensiones espaciales más la dimensión temporal. Esto se traduce en una innovación equivalente al avance del procesamiento de datos de las primeras computadoras electrónicas con una frecuencia de reloj de 100kHz en 1945 al procesamiento de 1GHz en el 2000. Por tanto, DYNAMO estaría trabajando sobre el equivalente a este avance que llevó medio siglo, trasladado al ámbito de las imágenes y acelerado en 50 años gracias a la implementación de este proyecto.

«El objetivo de DYNAMO es llegar a ese control extraordinario de la imagen generando una especie de “micro-terremotos” que deformarán la luz cuando se refleje en las superficies», explica Daniel Torrent, investigador principal del proyecto e integrante del GROC. Torrent ilustra este proceso con el siguiente ejemplo: «Si en una piscina ondulando se sitúa una pelota en su superficie, se observa cómo sube y baja periódicamente empleando prácticamente un segundo en un ciclo completo. Las ondas que se estudiarán en DYNAMO hacen ese mismo movimiento, pero a razón de mil millones de veces por segundo, que es la velocidad a la que se pretende manipular las imágenes formadas a partir de nuestros “micro-terremotos”».

La manipulación ultrarrápida de imágenes tiene una infinidad de aplicaciones, ya que permite no solo formar imágenes sino captarlas también por medio de técnicas de procesado óptico. «Existen en la naturaleza una cantidad enorme de procesos que son demasiado rápidos para ser grabados con cámaras convencionales, pero con la ayuda de los dispositivos que desarrollará DYNAMO se dará un salto de gigante en esa dirección», añade Torrent. Teniendo en cuenta además que las tecnologías de imágenes forman la base de una amplia gama de productos y dispositivos, este avance tendrá un gran impacto a nivel global, tanto científico como comercial.