เร็วๆ นี้ โทรศัพท์และโดรนจะมีกล้องที่บางเท่าเส้นผม

นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาเลนส์โลหะหลายชั้นแบบใหม่ที่มีแนวโน้มว่าจะสร้างเลนส์พกพารุ่นใหม่ที่มีราคาถูก น้ำหนักเบา และทรงพลังสำหรับโทรศัพท์ โดรน และดาวเทียม

นักวิจัยได้พัฒนาเลนส์โลหะหลายชั้นที่สามารถรวมสีหลายสีเข้าด้วยกันได้ในคราวเดียว ทำลายข้อจำกัดพื้นฐานของเลนส์ชั้นเดียว - ภาพ: Optics Express

แทนที่จะพึ่งพาเพียงชั้นเดียวของวัสดุเมตา ทีมงานได้วางชั้นหลายชั้นซ้อนกัน เพื่อเอาชนะข้อจำกัดพื้นฐานของเลนส์โลหะในการรวมแสงที่มีความยาวคลื่นหลายความยาวคลื่นพร้อมกัน

วิธีการตามอัลกอริทึมได้สร้างโครงสร้างนาโนที่ซับซ้อนในรูปทรงใบไม้ ใบพัด หรือสี่เหลี่ยม ซึ่งให้ประสิทธิภาพที่สูงขึ้น ความสามารถในการปรับขนาด และความเป็นอิสระจากโพลาไรเซชันของแสง

“การออกแบบนี้มีคุณสมบัติมากมายที่ทำให้เหมาะกับการใช้งานจริง” โจชัว จอร์ดาน หัวหน้าทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยแห่งชาติออสเตรเลียและศูนย์ความเป็นเลิศด้านระบบเมตาออปติคัลทรานส์ฟอร์ม (ARC Centre of Excellence for Transform Meta-Optical Systems: TMOS) กล่าว “ผลิตได้ง่ายเนื่องจากมีอัตราส่วนทางเรขาคณิตต่ำ สามารถสร้างชั้นต่างๆ แยกกันและประกอบเข้าด้วยกันได้ ไม่ขึ้นกับโพลาไรเซชัน และมีศักยภาพในการขยายขนาดด้วยเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ที่มีอยู่”

เลนส์โลหะมีความหนาเพียงเศษเสี้ยวของเส้นผมมนุษย์ บางกว่าเลนส์ออปติกแบบดั้งเดิมหลายเท่า เลนส์โลหะสามารถสร้างระยะโฟกัสที่เลนส์ทั่วไปทำไม่ได้

ในตอนแรกทีมพยายามโฟกัสความยาวคลื่นหลายระดับโดยใช้เลเยอร์เดียว แต่พบข้อจำกัดทางกายภาพ เมื่อหันมาใช้โครงสร้างหลายชั้น พวกเขาใช้อัลกอริทึมการหาค่าเหมาะที่สุดแบบผกผันเพื่อค้นหารูปร่างเมตาเซอร์เฟซที่เหมาะสม โดยอาศัยการสั่นพ้องแม่เหล็กไฟฟ้าแบบคู่ (การสั่นพ้องของฮอยเกนส์) ซึ่งช่วยเพิ่มความแม่นยำและช่วยให้การผลิตจำนวนมากง่ายขึ้น

โครงสร้างนาโนเหล่านี้มีความสูงประมาณ 300 นาโนเมตรและกว้าง 1,000 นาโนเมตร ซึ่งเพียงพอที่จะสร้างแผนที่เฟสเชิงแสง ซึ่งช่วยให้สามารถโฟกัสแสงเป็นรูปแบบต่างๆ ได้ “เราสามารถโฟกัสความยาวคลื่นต่างๆ ไปยังตำแหน่งต่างๆ เพื่อสร้างเราเตอร์สีได้” จอร์ดานกล่าว

อย่างไรก็ตาม แนวทางหลายชั้นในปัจจุบันสามารถทำได้จริงสำหรับความยาวคลื่นเพียง 5 ความยาวคลื่นเท่านั้น เนื่องจากต้องแน่ใจว่าโครงสร้างมีขนาดใหญ่พอสำหรับความยาวคลื่นที่ยาวที่สุดโดยไม่ทำให้เกิดการเลี้ยวเบนที่ความยาวคลื่นที่สั้นกว่า

ภายในขีดจำกัดนั้น ทีมเชื่อว่าเลนส์โลหะจะเป็นประโยชน์อย่างมากสำหรับระบบถ่ายภาพเคลื่อนที่ “การออกแบบของเราเหมาะอย่างยิ่งสำหรับโดรนหรือดาวเทียมสำรวจโลก เนื่องจากเราพยายามทำให้เลนส์เหล่านี้มีขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบาที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้” จอร์แดนกล่าว

ผลการวิจัยดังกล่าวได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Optics Express

กลับสู่หัวข้อ

วีเอ็นเอ

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