По данным SciTechDaily, инженеры из Австралийского национального университета и Центра передовых метаоптических систем создали многослойные металинзы, способные фокусировать несколько длин волн одновременно. Эта технология может полностью изменить оптику компактных устройств, включая дроны и телефоны, сообщает КТРК.
Новая разработка решает проблему однослойных металинз, которые ограничены в способности работать с широким спектром света. Использование нескольких слоев метаматериалов позволило ученым добиться высокой точности, масштабируемости и устойчивости к поляризации света. Это делает технологию пригодной для массового производства через существующие платформы полупроводникового нанофабриката.
Прорыв в преодолении физических ограничений
Металинзы в тысячи раз тоньше человеческого волоса и уже превосходят классические линзы по ряду параметров. Однако однослойный вариант не мог фокусировать несколько длин волн, так как физические пределы ограничивали диаметр и числовую апертуру. В результате эффективность падала, а свет рассеивался.
Использование многослойного подхода стало решением этой задачи. Ученые применили алгоритмы обратного проектирования, которые оптимизировали форму наноструктур. В итоге появилась библиотека элементов разных конфигураций — от округлых квадратов до пропеллеров. Эти микроскопические структуры высотой около 300 нм и шириной 1 мкм открыли путь к формированию фазовых карт для фокусировки света.
Практическое применение и новые возможности
Созданные металинзы способны работать с несколькими длинами волн, хотя число их ограничено пятью. При этом каждая из структур достаточно крупная для длинноволнового излучения и устойчива к дифракции от коротких волн. Это делает линзы универсальными для оптических систем, где важно малое весовое и габаритное ограничение.
Разработчики отмечают, что технологии идеально подходят для дронов и спутников дистанционного зондирования Земли. Компактные и легкие линзы позволят собирать больше света и обеспечат высокое качество изображения при минимальных ресурсах. В перспективе такие элементы могут использоваться и в смартфонах для повышения четкости и цветопередачи камер.
Будущее многослойной оптики
Алгоритмы оптимизации позволили создавать не только классические фокусирующие линзы, но и устройства с новыми функциями, например, цветовые маршрутизаторы. Они способны разделять разные длины волн по различным точкам, что открывает путь к новым методам обработки изображений и оптической связи.
Авторы исследования подчеркивают, что дальнейшее развитие технологии будет связано с совершенствованием алгоритмов и расширением диапазона длин волн. Уже сегодня работа показывает, как фундаментальные открытия в нанофотонике могут менять массовый рынок портативной техники, выводя камеры и сенсоры на новый уровень возможностей.
Напомним, ранее мы писали про новые горизонты взаимодействия человека и искусственного интеллекта.
