스마트폰과 드론에 머리카락처럼 얇은 카메라가 곧 탑재될 것입니다.

과학자들이 휴대전화, 드론, 위성에 사용될 수 있는 저렴하고 가벼우면서도 강력한 차세대 모바일 광학 장치를 만들 수 있는 새로운 다층 금속 렌즈 설계를 개발했습니다.

연구진은 단일층 렌즈의 근본적인 한계를 극복하고 여러 색상을 동시에 초점 맞출 수 있는 다층 금속 렌즈 설계를 개발했습니다. - 사진: Optics Express

연구팀은 단일 메타물질 층에 의존하는 대신 여러 층을 쌓아 올려 금속 렌즈가 여러 파장의 빛을 동시에 집속하는 데 있어 근본적인 한계를 극복했습니다.

이 알고리즘 기반 방법은 네잎클로버, 선풍기 날개 또는 정사각형 모양의 정교한 나노 구조를 만들어내며, 더 높은 효율성, 확장성 및 빛의 편광에 대한 독립성을 제공합니다.

호주국립대학교와 ARC 메타변환광학센터(TMOS)의 주저자인 조슈아 조던은 "이 설계는 실제 장치에 매우 적합한 여러 특징을 가지고 있습니다. 기하학적 비율이 낮아 제작이 용이하고, 각 층을 별도로 제조한 후 조립할 수 있으며, 편광에 영향을 받지 않고, 기존 반도체 기술을 사용하여 확장할 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다."라고 말했습니다.

금속 렌즈는 사람 머리카락 굵기의 극히 일부에 불과하며, 기존 광학 렌즈보다 훨씬 얇습니다. 따라서 기존 렌즈로는 구현할 수 없는 초점 거리를 만들어낼 수 있습니다.

처음에 연구팀은 단일 층을 사용하여 여러 파장을 집중시키려 했지만 물리적 한계에 부딪혔습니다. 이에 다층 구조로 전환하여 이중 전자기 공명(하위헌스 공명)을 기반으로 역 최적화 알고리즘을 사용하여 적합한 초곡면 형태를 찾아 정확도를 높이고 대량 생산을 용이하게 했습니다.

이 나노구조는 높이 약 300나노미터, 너비 약 1,000나노미터로, 빛을 임의의 패턴으로 집중시킬 수 있는 광학 위상 지도를 만들기에 충분합니다. 조르단은 "서로 다른 파장의 빛을 서로 다른 위치에 집중시켜 컬러 라우터를 만들 수도 있습니다."라고 말했습니다.

하지만 다층 구조 방식은 현재 최대 약 5개 파장까지만 적용 가능합니다. 이는 가장 긴 파장에 대해 충분히 큰 구조를 확보하면서도 더 짧은 파장에서는 회절이 발생하지 않도록 해야 하기 때문입니다.

연구팀은 금속 렌즈가 모바일 이미징 시스템에 상당한 이점을 제공할 것이라고 믿습니다. 조르단은 "우리의 설계는 드론이나 지구 관측 위성에 이상적입니다. 최대한 작고 가볍게 만들려고 노력했기 때문입니다."라고 강조했습니다.

연구 결과는 Optics Express 저널에 게재되었습니다.

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VNA

출처: https://tuoitre.vn/dien-thoai-drone-sap-co-camera-mong-nhu-soi-toc-2025092508534341.htm