Telefony i drony wkrótce będą miały kamery cienkie jak włos

Naukowcy opracowali nową konstrukcję wielowarstwowej soczewki metalowej, która ma umożliwić stworzenie nowej generacji taniej, lekkiej i wydajnej, przenośnej optyki 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 jednej warstwie metamateriału, zespół ułożył wiele warstw, przezwyciężając w ten sposób podstawowe ograniczenie soczewek metalowych w zakresie jednoczesnego skupiania wielu długości fal światła.

Metoda oparta na algorytmach pozwoliła na stworzenie zaawansowanych nanostruktur w kształcie czterech liści, śmigieł lub kwadratów, które zapewniają większą wydajność, skalowalność i niezależność od polaryzacji światła.

„Ten projekt ma wiele cech, które czynią go odpowiednim do praktycznych zastosowań” – powiedział Joshua Jordaan, główny autor z Australijskiego Uniwersytetu Narodowego i Centrum Doskonałości ARC ds. Systemów Metaoptycznych Transformacyjnych (TMOS). „Jest łatwy w produkcji dzięki niskiemu współczynnikowi kształtu geometrycznego, warstwy można wytwarzać oddzielnie, a następnie montować, jest niezależny od polaryzacji i ma potencjał do skalowania przy użyciu 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.

Zespół początkowo próbował skupić wiele długości fal za pomocą pojedynczej warstwy, ale napotkał ograniczenia fizyczne. Przechodząc do struktur wielowarstwowych, zastosowali algorytm optymalizacji odwrotnej, aby znaleźć odpowiednie kształty metapowierzchni, oparty na podwójnym rezonansie elektromagnetycznym (rezonansie Huygensa), co zwiększyło precyzję i ułatwiło masową produkcję.

Te nanostruktury mają około 300 nanometrów wysokości i 1000 nanometrów szerokości, co wystarcza do stworzenia optycznej mapy fazowej, pozwalającej na skupienie światła w dowolne wzory. „Możemy nawet skupiać różne długości fal w różnych miejscach, tworząc router kolorów” – powiedział Jordaan.

Jednakże podejście wielowarstwowe jest obecnie wykonalne jedynie w przypadku około 5 długości fal, ze względu na konieczność zapewnienia struktury wystarczająco dużej dla najdłuższej długości fali, bez powodowania dyfrakcji przy krótszych długościach fal.

W tym zakresie zespół uważa, że ​​soczewki metalowe mogą być ogromnym atutem dla mobilnych systemów obrazowania. „Nasza konstrukcja idealnie nadaje się do dronów i satelitów obserwacji Ziemi, ponieważ staraliśmy się, aby były jak najbardziej kompaktowe i lekkie” – mówi Jordaan.

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