Telefoner og droner vil snart ha kameraer så tynne som et hårstrå

Forskere har utviklet en ny flerlags metalllinsedesign som lover å skape en ny generasjon billig, lett og kraftig bærbar optikk for telefoner, droner og satellitter.

Forskere har utviklet en flerlags metalllinsedesign som kan konvergere flere farger samtidig, og dermed bryte de grunnleggende begrensningene til enkeltlagslinser - Foto: Optics Express

I stedet for å stole på bare ett lag med metamateriale, stablet teamet flere lag, og overvant den grunnleggende begrensningen metalllinser har når det gjelder å konvergere flere bølgelengder av lys samtidig.

Den algoritmebaserte metoden har skapt sofistikerte nanostrukturer i form av fire blader, propeller eller firkanter, som gir høyere effektivitet, skalerbarhet og uavhengighet fra lyspolarisering.

«Denne designen har mange funksjoner som gjør den egnet for praktiske enheter», sa Joshua Jordaan, hovedforfatter fra Australian National University og ARC Centre of Excellence for Transform Meta-Optical Systems (TMOS). «Den er enkel å fremstille på grunn av det lave geometriske sideforholdet, lagene kan fremstilles separat og deretter settes sammen, den er polarisasjonsuavhengig, og den har potensial til å skaleres opp ved hjelp av eksisterende halvlederteknologi.»

Metalllinser er bare en brøkdel av tykkelsen på et menneskehår, mange ganger tynnere enn tradisjonelle optiske linser. De kan skape brennvidder som konvensjonelle linser ikke kan oppnå.

Teamet prøvde i utgangspunktet å fokusere flere bølgelengder ved hjelp av et enkelt lag, men møtte på fysiske begrensninger. De vendte seg mot flerlagsstrukturer og brukte en invers optimaliseringsalgoritme for å finne passende metasoverflateformer, basert på dobbel elektromagnetisk resonans (Huygens resonans), noe som økte presisjonen og forenklet masseproduksjon.

Disse nanostrukturene er omtrent 300 nanometer høye og 1000 nanometer brede, nok til å lage et optisk fasekart, som gjør at lys kan fokuseres i vilkårlige mønstre. «Vi kan til og med fokusere forskjellige bølgelengder på forskjellige steder for å lage en fargeruter», sa Jordaan.

Flerlagsmetoden er imidlertid for øyeblikket bare mulig for opptil omtrent 5 bølgelengder, på grunn av behovet for å sikre at strukturen er stor nok for den lengste bølgelengden uten å forårsake diffraksjon ved kortere bølgelengder.

Innenfor den grensen mener teamet at metalliske linser kan være en stor fordel for mobile bildesystemer. «Designet vårt er ideelt for droner eller jordobservasjonssatellitter, ettersom vi har forsøkt å gjøre dem så kompakte og lette som mulig», sier Jordaan.

Forskningsresultatene ble publisert i tidsskriftet Optics Express .

Tilbake til emnet

VNA

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