Телефони та дрони незабаром матимуть камери тонкі, як волосина

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

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

Замість того, щоб покладатися лише на один шар метаматеріалу, команда поклала кілька шарів один на одного, подолавши фундаментальне обмеження металевих лінз у зведенні кількох довжин хвиль світла одночасно.

Метод, заснований на алгоритмі, створив складні наноструктури у формі чотирьох листків, пропелерів або квадратів, які забезпечують вищу ефективність, масштабованість та незалежність від поляризації світла.

«Ця конструкція має багато особливостей, які роблять її придатною для практичних пристроїв», — сказав Джошуа Джордан, провідний автор з Австралійського національного університету та Центру передового досвіду трансформаційних метаоптичних систем (TMOS) ARC. «Її легко виготовити завдяки низькому геометричному співвідношенню сторін, шари можна виготовляти окремо, а потім збирати, вона не залежить від поляризації та має потенціал для масштабування за допомогою 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 команда намагалася сфокусувати кілька довжин хвиль, використовуючи один шар, але зіткнулася з фізичними обмеженнями. Переходячи до багатошарових структур, вони використали алгоритм зворотної оптимізації для пошуку відповідних форм метаповерхні, заснований на подвійному електромагнітному резонансі (резонансі Гюйгенса), що підвищило точність і спростило масове виробництво.

Ці наноструктури мають висоту близько 300 нанометрів і ширину 1000 нанометрів, чого достатньо для створення оптичної фазової карти, що дозволяє фокусувати світло в довільні візерунки. «Ми навіть можемо фокусувати різні довжини хвиль у різних місцях, щоб створити кольоровий маршрутизатор», – сказав Йордан.

Однак багатошаровий підхід наразі можливий лише для приблизно 5 довжин хвиль через необхідність забезпечити, щоб структура була достатньо великою для найдовшої довжини хвилі, не викликаючи дифракції на коротших довжинах хвиль.

У межах цього обмеження команда вважає, що металеві лінзи можуть стати великим благом для мобільних систем візуалізації. «Наша конструкція ідеально підходить для дронів або супутників спостереження за Землею, оскільки ми намагалися зробити їх максимально компактними та легкими», — каже Йордан.

Результати дослідження були опубліковані в журналі Optics Express .

Повернутися до теми

ВНА

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