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 sammanföra flera färger samtidigt, vilket bryter mot de grundläggande begränsningarna hos enkelskiktade linser - Foto: Optics Express

Istället för att bara förlita sig på ett lager metamaterial staplade teamet flera lager och övervann därmed den grundläggande begränsningen hos metalllinser när det gäller att konvergera flera ljusvåglängder samtidigt.

Den algoritmbaserade metoden har skapat sofistikerade nanostrukturer i form av fyra blad, propellrar eller kvadrater, vilka erbjuder högre effektivitet, skalbarhet och oberoende av ljuspolarisering.

”Denna design har många funktioner som gör den lämplig för praktiska apparater”, säger Joshua Jordaan, huvudförfattare från Australian National University och ARC Centre of Excellence for Transform Meta-Optical Systems (TMOS). ”Den är enkel att tillverka tack vare dess låga geometriska bildförhållande, lagren kan tillverkas separat och sedan monteras, den är polarisationsoberoende och har potential att skalas upp med hjälp av befintlig halvledarteknik.”

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

Teamet försökte initialt fokusera flera våglängder med ett enda lager men stötte på fysiska begränsningar. När de övergick till flerskiktsstrukturer använde de en invers optimeringsalgoritm för att hitta lämpliga metasytformer, baserade på dubbel elektromagnetisk resonans (Huygensresonans), vilket ökade precisionen och underlättade massproduktion.

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

Flerskiktsmetoden är dock för närvarande endast genomförbar för upp till cirka 5 våglängder, på grund av behovet av att säkerställa att strukturen är tillräckligt stor för den längsta våglängden utan att orsaka diffraktion vid kortare våglängder.

Inom den gränsen tror teamet att metalliska linser skulle kunna vara en stor fördel för mobila bildsystem. ”Vår design är idealisk för drönare eller jordobservationssatelliter, eftersom vi har försökt göra dem så kompakta och lätta som möjligt”, säger Jordaan.

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