6 июня 2016 г.

Революционная линза тоньше длины световой волны

Метаматериал линзы из диоксида титана. Фото Джона Полсона, Школа прикладных и инженерных наук Гарвардского универститета

Самые маленькие вещи часто оказываются наиболее револлюционными. Эти линзы были разработы, чтобы быть меньше длины волны света, который они будут фокусировать. Для изготовления использованы метаматериалы, с помощью которых в будущем получится заменить большие тяжелые линзы, которые используются везде: от микроскопов, до кинокамер.

Обычная линза представляет собой кусок стекла с изогнутой поверхностью, который может быть несколько миллиметров или сантиметров толщиной. Такая линза перенаправляет свет в точку фокуса, обычно на какой-то сенсор. При использовании внутри объективов, обычно размещают несколько линз, чтобы удалить разного рода искажения и обеспечить правильную фокусировку.

Любой фотограф знает, что стекло тяжелое и хрупкое. Поэтому объективы очень часто получаются большими и тяжелыми, особенно если содержат много оптических элементов, как бывает в зум-объективах. «Они хотят иметь высококачественное изображение, хотя в конечном счете это приводит к увеличению веса», — объясняет Реза Хорасанинежад, который разработал новый объектив вместе с командой из Гарварда во главе с Федерико Капассо.

Это изобретение может поменять правила игры. Новые метаматериала представляют собой структуры меньше чем длина световой волны. Линза получается плоской, а не изогнутой. Что тоже помогает сохранить компактность.

Эти структуры похожи на столбы Стоунхенджа. На фотографии видны «наноребра» — тонкие высокие блоки из диоксида титана размером 600 нанометров. Линза крепится на тонкое стекло, которое обеспечивает прочную основу, но не участвует в преломлении светового потока.

Как пишет New Scientist, «наноребра» повернуты под разными углами, чтобы захватывать поляризованный свет, который позволяет объединять световые лучи.

Фотография клеток лука, сделанная с помощью новой линзы. Автор Джон Полсон, Школа прикладных и инженерных наук Гарвардского универститета
Фотография клеток лука, сделанная с помощью новой линзы. Автор Джон Полсон, Школа прикладных и инженерных наук Гарвардского универститета.

Были протестированы три линзы, в которых структура устроена для пропускания красного, зеленого и фиолетового света. Результаты превзошли традиционные линзы по ряду параметров. При сравнении с 55-миллиметровым микроскопом Nikon, оказалось, что «наноребра» фокусируют свет точнее, что дает большую резкость. При этом размер новой линзы в сто тысяч раз тоньше.

Тесты пока проводятся на монохроматическом уровне, однако уже идет подготовка к расширению цветового охвата. «Первый шаг — создать линзу, которая хорошо будет работать в видимом спектре. Следующим шагом станет коррекция получаемого цвета», — говорит Хорасанинежад.

Вряд ли в ближайшее время эта технология выйдет на массовые рынок. Однако возможности новой линзы действительно безграничны. Их можно использовать в контактных линзах для коррекции зрения, или добавить микроскоп к смартфону, а может просто уменьшить и снизить вес обычных фотографических объективов.

Отправить комментарий

Фотоблог 365 является участником программы Amazon Services LLC Associates Program, это партнерская программа предназначенная для заработка средств с помощью рекламных ссылок и баннеров, которые размещаются на сайте fotoblog365.com. Сайт зарабатывает если пользователь купит что-нибудь перейдя по ссылке на товар. Для пользователя цена товара остается прежней.

Fotoblog 365 is a participant in the Amazon Services LLC Associates Program, an affiliate advertising program designed to provide a means for sites to earn advertising fees by advertising and linking to fotoblog365.com.

Fotoblog 365 ist Teilnehmer des Partnerprogramms von Amazon DE, das zurBereitstellungeines Mediums für Websites konzipiertwurde, mittelsdessendurch die Platzierung von Werbeanzeigen und Links zu fotoblog365.com.