Смартфони та дрони незабаром матимуть камери, тонкі як пасмо волосся.

Вчені розробили нову конструкцію багатошарової металевої лінзи, яка обіцяє створити нове покоління доступної, легкої та потужної мобільної оптики для телефонів, дронів та супутників.

Дослідники розробили багатошарову металеву лінзу, яка може фокусувати кілька кольорів одночасно, подолавши фундаментальні обмеження одношарових лінз. - Фото: Optics Express

Замість того, щоб покладатися на один шар метаматеріалу, дослідницька група склала кілька шарів, подолавши фундаментальне обмеження металевих лінз у одночасному фокусуванні світла з кількома довжинами хвиль.

Метод, заснований на алгоритмі, створив складні наноструктури у формі чотирилистої конюшини, лопатей вентилятора або квадратів, що забезпечує вищу ефективність, масштабованість та незалежність від поляризації світла.

Джошуа Йордан, провідний автор дослідження з Австралійського національного університету та Центру передового досвіду метатрансформативної оптики (TMOS) ARC, сказав: «Ця конструкція має багато характеристик, які добре підходять для практичних пристроїв. Її легко виготовити завдяки низькому геометричному співвідношенню, окремі шари можна виготовляти окремо, а потім збирати, вона не залежить від поляризації та має потенціал для масштабованості з використанням існуючої напівпровідникової технології».

Металеві лінзи мають лише частку товщини людської волосини, у багато разів тонші за традиційні оптичні лінзи. Вони можуть створювати фокусні відстані, яких звичайні лінзи не можуть досягти.

Спочатку дослідницька група намагалася сфокусувати кілька довжин хвиль за допомогою одного шару, але зіткнулася з фізичними обмеженнями. Перейшовши до багатошарової структури, вони використали алгоритм зворотної оптимізації для пошуку відповідних форм гіперповерхонь, заснований на подвійному електромагнітному резонансі (резонансі Гюйгенса), що підвищило точність і сприяло масовому виробництву.

Ці наноструктури мають висоту близько 300 нанометрів і ширину 1000 нанометрів, чого достатньо для створення оптичних фазових карт, що дозволяють фокусувати світло в довільні візерунки. «Ми навіть можемо фокусувати різні довжини хвиль у різних місцях, щоб створювати кольорові маршрутизатори», – сказав Йордан.

Однак багатошаровий підхід наразі можливий лише для максимум приблизно 5 довжин хвиль, оскільки він вимагає забезпечення достатнього розміру структури для найдовшої довжини хвилі, не викликаючи дифракції на коротших довжинах хвиль.

У цьому контексті дослідницька група вважає, що металеві лінзи запропонують значні переваги для мобільних систем візуалізації. Йордан наголосив: «Наша конструкція ідеально підходить для дронів або супутників спостереження за Землею, оскільки ми прагнули зробити їх максимально компактними та легкими».

Результати дослідження були опубліковані в журналі Optics Express .

Повертаючись до теми

ВНА

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