Новая технология металинз позволит уменьшить камеры смартфонов и дронов

Новая разработка учёных из Австралийского национального университета (ANU) и Йенского университета имени Фридриха Шиллера (Германия) может привести к созданию нового поколения миниатюрной оптики. Исследователи разработали способ производства многослойных металинз, которые способны одновременно фокусировать несколько длин волн, преодолевая основные ограничения существующих аналогов.

По информации Центра передового опыта ARC по преобразующим метаоптическим системам (TMOS), новое поколение линз может быть использовано в таких устройствах, как смартфоны, дроны и спутники. По словам первого автора статьи Джошуа Джордана из Исследовательской школы физики ANU, их разработка имеет ряд полезных преимуществ для практического применения. Например, её легко производить из-за низкой толщины, а каждый слой можно изготавливать отдельно. К тому же, линзы нечувствительны к поляризации.

Металинзы в тысячи раз тоньше обычных линз, и их можно проектировать с нереально малым для традиционной оптики фокусным расстоянием. По данным, опубликованным в журнале Optics Express, изначально группа исследователей пыталась сфокусировать несколько длин волн с помощью одного слоя, но столкнулась с физическими ограничениями. Как сообщил Джошуа Джордан, один слой должен был быть либо очень маленького диаметра, либо иметь настолько низкую числовую апертуру, что он едва бы фокусировал свет. 

«Мы поняли, что нам нужна более сложная структура, что привело к многоуровневому подходу», — сказал он.

Команда подошла к решению проблемы с помощью алгоритма обратного проектирования, который был направлен на поиск форм метаповерхностей. В результате оптимизации были найдены удивительные формы метаматериалов — от скруглённых квадратов до пропеллеров. Эти крошечные формы, около 300 нанометров в высоту и 1000 нанометров в ширину, позволили команде создать карту фазового градиента для достижения любого произвольного шаблона фокусировки. По словам Джордана, это позволяет «направлять волны разной длины в разные места, чтобы создать цветовой маршрутизатор».

Однако, как сообщил исследователь, многослойный подход ограничен максимумом пяти различными длинами волн. Несмотря на эти ограничения, возможность создания металинз, собирающих много света, станет большим преимуществом для будущих портативных систем визуализации. По словам Джошуа Джордана, разработанные его командой металинзы идеально подходят для беспилотников и спутников наблюдения за Землёй, так как они максимально маленькие и лёгкие.

Источник: Optics Express

#Металинзы #Оптика #Технологии #Инновации #Исследования