Już wkrótce w smartfonach i dronach będą znajdować się kamery cienkie jak włos.

Naukowcy opracowali nową konstrukcję wielowarstwowej soczewki metalowej, która ma umożliwić stworzenie nowej generacji niedrogich, lekkich i wydajnych urządzeń optycznych do telefonów, dronów i satelitów.

Naukowcy opracowali konstrukcję wielowarstwowej soczewki metalowej, która może skupiać wiele kolorów jednocześnie, przełamując podstawowe ograniczenia soczewek jednowarstwowych. - Zdjęcie: Optics Express

Zamiast opierać się na pojedynczej warstwie metamateriału, zespół badawczy ułożył wiele warstw, przezwyciężając w ten sposób podstawowe ograniczenie soczewek metalowych w zakresie jednoczesnego skupiania wielu długości fal światła.

Oparta na algorytmach metoda pozwoliła na stworzenie zaawansowanych nanostruktur w kształcie czterolistnej koniczyny, łopatek wentylatora lub kwadratów, oferując większą wydajność, skalowalność i niezależność od polaryzacji światła.

Joshua Jordaan, główny autor z Australijskiego Uniwersytetu Narodowego i Centrum Doskonałości Optyki Metatransformacyjnej ARC (TMOS), powiedział: „Ten projekt ma wiele cech, które doskonale nadają się do praktycznych zastosowań. Jest łatwy w produkcji dzięki niskiemu współczynnikowi geometrycznemu, poszczególne warstwy można wytwarzać oddzielnie, a następnie montować, jest niezależny od polaryzacji i ma potencjał skalowalności z wykorzystaniem istniejącej technologii półprzewodnikowej”.

Soczewki metalowe mają grubość zaledwie ułamka ludzkiego włosa i są wielokrotnie cieńsze niż tradycyjne soczewki optyczne. Mogą one zapewnić ogniskowe nieosiągalne dla tradycyjnych soczewek.

Początkowo zespół badawczy próbował skupić wiele długości fal za pomocą pojedynczej warstwy, ale napotkał ograniczenia fizyczne. Przechodząc do struktury wielowarstwowej, zastosowali algorytm optymalizacji odwrotnej, aby znaleźć odpowiednie kształty hiperpowierzchni, oparty na podwójnym rezonansie elektromagnetycznym (rezonansie Huygensa), co zwiększyło dokładność i ułatwiło masową produkcję.

Te nanostruktury mają około 300 nanometrów wysokości i 1000 nanometrów szerokości, co wystarcza do tworzenia optycznych map fazowych, umożliwiając skupienie światła w dowolne wzory. „Możemy nawet skupiać różne długości fal w różnych lokalizacjach, aby tworzyć routery kolorów” – powiedział Jordaan.

Jednakże podejście wielowarstwowe jest obecnie wykonalne jedynie w przypadku maksymalnie około 5 długości fal, gdyż wymaga zapewnienia, że ​​struktura jest wystarczająco duża dla najdłuższej długości fali, nie powodując jednocześnie dyfrakcji przy krótszych długościach fal.

W tym kontekście zespół badawczy uważa, że ​​soczewki metalowe przyniosą znaczące korzyści mobilnym systemom obrazowania. Jordaan podkreślił: „Nasza konstrukcja idealnie nadaje się do dronów i satelitów obserwacji Ziemi, ponieważ staraliśmy się, aby były jak najbardziej kompaktowe i lekkie”.

Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Optics Express .

Powrót do tematu

VNA

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