Smartphones en drones zullen binnenkort camera's hebben die zo dun zijn als een haar.

Wetenschappers hebben een nieuw meerlaags metalen lensontwerp ontwikkeld dat de weg vrijmaakt voor een nieuwe generatie betaalbare, lichtgewicht en krachtige mobiele optica voor telefoons, drones en satellieten.

Onderzoekers hebben een meerlaags metalen lensontwerp ontwikkeld dat meerdere kleuren tegelijk kan scherpstellen, waarmee de fundamentele beperkingen van enkellaagse lenzen worden doorbroken. - Foto: Optics Express

In plaats van te vertrouwen op een enkele laag metamateriaal, stapelde het onderzoeksteam meerdere lagen op elkaar, waarmee ze de fundamentele beperking van metalen lenzen bij het gelijktijdig focussen van meerdere golflengten van licht overwonnen.

De op algoritmen gebaseerde methode heeft geavanceerde nanostructuren gecreëerd in de vorm van klavertjes vier, waaierbladen of vierkanten, die een hogere efficiëntie, schaalbaarheid en onafhankelijkheid van lichtpolarisatie bieden.

Joshua Jordaan, hoofdauteur van de Australian National University en het ARC Centre of Excellence for Metatransformative Optics (TMOS), zei: "Dit ontwerp heeft veel eigenschappen die zeer geschikt zijn voor praktische apparaten. Het is gemakkelijk te fabriceren dankzij de lage geometrische verhouding, individuele lagen kunnen afzonderlijk worden geproduceerd en vervolgens geassembleerd, het is polarisatie-onafhankelijk en het heeft de potentie om te worden opgeschaald met behulp van bestaande halfgeleidertechnologie."

Metalen lenzen zijn slechts een fractie van de dikte van een mensenhaar, vele malen dunner dan traditionele optische lenzen. Ze kunnen brandpuntsafstanden produceren die conventionele lenzen niet kunnen bereiken.

Aanvankelijk probeerde het onderzoeksteam meerdere golflengten te focussen met behulp van een enkele laag, maar stuitte op fysieke beperkingen. Door over te schakelen naar een meerlaagse structuur gebruikten ze een inverse optimalisatiealgoritme om geschikte hyperoppervlakvormen te vinden, gebaseerd op dubbele elektromagnetische resonantie (Huygensresonantie). Dit verhoogde de nauwkeurigheid en maakte massaproductie mogelijk.

Deze nanostructuren zijn ongeveer 300 nanometer hoog en 1000 nanometer breed, genoeg om optische fasekaarten te creëren, waardoor licht in willekeurige patronen kan worden gefocust. "We kunnen zelfs verschillende golflengten op verschillende locaties focussen om kleurenrouters te creëren", aldus Jordaan.

De meerlaagse aanpak is momenteel echter slechts haalbaar voor maximaal ongeveer 5 golflengten, omdat ervoor gezorgd moet worden dat de structuur groot genoeg is voor de langste golflengte zonder diffractie te veroorzaken bij kortere golflengten.

Binnen dat kader is het onderzoeksteam ervan overtuigd dat metalen lenzen aanzienlijke voordelen zullen bieden voor mobiele beeldvormingssystemen. Jordaan benadrukte: "Ons ontwerp is ideaal voor drones of aardobservatiesatellieten, omdat we ernaar gestreefd hebben ze zo compact en licht mogelijk te maken."

De onderzoeksresultaten werden gepubliceerd in het tijdschrift Optics Express .

Terug naar het onderwerp

VNA

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