Telefoner och drönare kommer snart att ha kameror tunna som ett hårstrå

Forskare har utvecklat en ny flerskiktsmetalllinsdesign som lovar att skapa en ny generation av billig, lätt och kraftfull bärbar optik för telefoner, drönare och satelliter.

Forskare har utvecklat en flerskiktad metalllinsdesign som kan fokusera flera färger samtidigt, vilket bryter mot de grundläggande begränsningarna hos enkelskiktade linser. - Foto: Optics Express

Istället för att förlita sig på ett enda lager metamaterial staplade forskargruppen flera lager och övervann därmed den grundläggande begränsningen med metalllinser när det gäller att fokusera flera ljusvåglängder samtidigt.

Den algoritmbaserade metoden har skapat sofistikerade nanostrukturer i form av fyrklöver, fläktblad eller kvadrater, vilket erbjuder högre effektivitet, skalbarhet och oberoende av ljuspolarisering.

Joshua Jordaan, huvudförfattare från Australian National University och ARC Centre of Excellence for Metatransformative Optics (TMOS), sa: "Denna design har många egenskaper som är väl lämpade för praktiska anordningar. Den är lätt att tillverka tack vare dess låga geometriska förhållande, enskilda lager kan tillverkas separat och sedan monteras, den är polarisationsoberoende och den har potential för skalbarhet med hjälp av befintlig halvledarteknik."

Metalllinser är bara en bråkdel av tjockleken på ett mänskligt hårstrå, många gånger tunnare än traditionella optiska linser. De kan producera brännvidder som konventionella linser inte kan uppnå.

Inledningsvis försökte forskargruppen fokusera flera våglängder med ett enda lager men stötte på fysiska begränsningar. De bytte till en flerskiktsstruktur och använde en invers optimeringsalgoritm för att hitta lämpliga hyperyteformer, baserade på dubbel elektromagnetisk resonans (Huygensresonans), vilket ökade noggrannheten och underlättade massproduktion.

Dessa nanostrukturer är ungefär 300 nanometer höga och 1 000 nanometer breda, tillräckligt för att skapa optiska faskartor, vilket gör att ljus kan fokuseras i godtyckliga mönster. "Vi kan till och med fokusera olika våglängder på olika platser för att skapa färgroutrar", sa Jordaan.

Flerskiktsmetoden är dock för närvarande endast genomförbar för maximalt cirka 5 våglängder, eftersom det kräver att strukturen är tillräckligt stor för den längsta våglängden utan att orsaka diffraktion vid kortare våglängder.

Inom ramen för detta anser forskargruppen att metalllinser kommer att erbjuda betydande fördelar för mobila bildsystem. Jordaan betonade: "Vår design är idealisk för drönare eller jordobservationssatelliter, eftersom vi har strävat efter att göra dem så kompakta och lätta som möjligt."

Forskningsresultaten publicerades i tidskriften Optics Express .

Tillbaka till ämnet

VNA

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