Lapos metalencsék vehetik át az ívelt lencsék szerepét az optikai berendezésekben

A metalencsék – lapos felületek, amik nanocsövek segítségével fókuszálják a fényt – hozhatják el az optika új forradalmát, felváltva a jelenleg használt ívelt lencséket, egy egyszerű lapos felülettel.

Azonban eddig a technológia terjedésének határt szabott az, hogy csak a fény bizonyos tartományait tudták fókuszálni. Ennek vethet véget a Harvard John A. Paulson Mérnöki és Alkalmazott Tudományok Egyetemének új felfedezése. Az egyetem kutatócsapata elkészítette az első olyan metalencsét, ami képes a teljes fényspektrumot egy pontba, jó felbontással fókuszálni – amihez jelenleg több hagyományos lencse egyszerre történő használatára van szükség.

Az egész látható spektrum és a fehér fény egy pontba való fókuszálása azért olyan nehéz, mivel mindegyik hullámhossz más sebességgel halad át különböző anyagokon. Például a vöröst adó hullámhossz gyorsabban halad át az üvegen mint a kék, így a két szín eltérő időben ér el ugyanarra a pontra és így különböző fókuszt eredményez. Ezt a zavart nevezik kromatikus aberrációnak a képalkotásban.

A kamerák és a különböző optikai berendezések több különböző vastagságú és anyagú ívelt lencsét használnak, hogy kijavítsák ezeket a hibákat.

“A metalencséknek előnyei vannak a hagyományos lencsékkel szemben,” mondta Federico Capasso, a felfedezésről készült tanulmány rangidős szerzője. “A metalencsék vékonyak, könnyen és olcsón előállíthatóak. Ez az áttörés ezeket az előnyöket a fény teljes látható tartományára kiterjeszti. Ez a következő nagy lépés.”

A kutatók a felfedezést már levédették és jelenleg a találmány kereskedelmi lehetőségeit vizsgálják.

Az új metalencsék titán-dioxid nanocsöveket használnak, hogy egyenlően fókuszálják a fény különböző hullámhosszait. Korábbi kutatások arra jutottak, hogy a különböző hullámhosszok különböző távolságokra tudtak fókuszálni a csövek alakjától, hosszúságától, távolságától és magasságától függően. Az új technológiánál a kutatók párokba rendezett nanocsöveket használtak, amikkel képesek voltak egyidejűleg irányítani a különböző hullámhosszúságú fény sebességét. A nanocső párok irányítják a metafelület törésmutatóját és úgy hangolják be őket, hogy különböző mértékben késleltessék az áthaladó fényt ezzel biztosítva, hogy minden hullámhossz egyszerre érje el a fókuszpontot.

Capasso Lab

“Az akromatikus széles-sávú lencsék tervezésének egyik legnagyobb kihívása, hogy meggyőződjünk arról, hogy a metalencse különböző pontjaiból kimenő hullámhosszok ugyanabban az időben érik el a fókuszpontot,” mondta Wei Ting Chen, a tanulmány első szerzője. “Azzal, hogy két nanocsövet egy elemmé egyesítünk, képesek vagyunk behangolni a fény sebességét mindössze egy metalencse segítségével úgy, hogy biztosítjuk, hogy az összes látható hullámhossz egy pontba fókuszál. Ez drasztikusan lecsökkenti a vastagságot és a tervek összetettségét összehasonlítva a standard akromatikus lencsékkel.”

“A mi akromatikus lencsénk segítségével, képesek vagyunk nagy felbontású fehér fény képkészítésre. Ez egy lépéssel közelebb hoz minket ahhoz a célhoz, hogy a kamerákhoz hasonló mindennapi optikai eszközökbe is belekerüljenek,” mondta Alexander Zhu, a tanulmány társszerzője.

A kutatók következő célja, hogy felnagyítsák a lencséket egészen 1 cm átmérőjűre, amivel rengeteg új felhasználási területet nyithatnak meg a technológia előtt – köztük az egyre nagyobb teret nyerő virtuális valósággal.

Forrás: nature.com

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.

Ez a weboldal az Akismet szolgáltatását használja a spam kiszűrésére. Tudjunk meg többet arról, hogyan dolgozzák fel a hozzászólásunk adatait..