Маленькі лінзи для мініатюрних пристроїв

Маленькі лінзи для мініатюрних пристроїв
Поки телефони, комп’ютери та інші електронні пристрої ставали щораз меншими, їхні оптичні елементи вперто не піддавалися “скороченню”. Вирішити цю проблему можуть новоопрацьовані значно менші і легші елементи, звані металінзами – пише Альберто Москателлі у журналі Scientific American.

Вони зробили б можливою подальшу мінітюаризацію мікроскопів та інших лабораторних приладів, а також споживацьких товарів, як-от камери, системи віртуальної реальності та оптичні детектори для “інтернету речей”. Це теж дозволило б покращити оптику світловодів.

Металінза є пласкою, тоншою від мікрона, і покритою багатьма об’єктами, які творять наноструктуру, такими як стовпчики чи отвори. Вони призводять до зміни багатьох властивостей світла, яке потрапляє на них – зокрема його поляризації, напруги, фази і напрямку поширення. Науковці можуть точно позиціонувати об’єкти у наномасштабі – так, щоб мати певність, що світло, яке виходить із металінзи, має визначені параметри. Ба більше, металінзи настільки тонкі, що розташування кількох їх одна на одній майже не змінює розмірів системи. Дослідники представили спектрометри і поляриметри, виконані зі схем цих пласких структур.

Минулого року науковці здійснили прорив, вирішивши проблему, звану хроматичною аберацією. Коли біле світло проходить через типову лінзу, то промені з різною довжиною хвиль відхиляються під різними кутами, а тому концентруються на різних відстанях від лінзи – виправлення такого ефекту вимагає сьогодні дуже точного складання лінз. Водночас одна металінза може зосередити промені на всіх довжинах хвиль білого світла в одному й тому ж місці. Окрім ахроматичних, дослідники сконструювали також металінзи, вільні від інших аберацій, як-от кома і астигматизм, що спричиняють деформацію та розмитість образу.

Металінзи є не тільки невеликі, а з часом можуть стати ще й дешевші, ніж традиційні елементи, оскільки їх можна виробляти із застосуванням обладнання, яке використовують у виробництві напівпровідників. У цій ситуації спокусливою виглядає перспектива виробництва на одній і тій самій фірмі оптичних та електронних елементів, скажімо, малого фотодетектора.

Але поки що вартість надалі залишається високою, оскільки важко точно розмістити елементи в наномасштабі на чипі сантиметрового розміру. Вирішення потребують також інші обмеження. Наразі металінзи не пропускають світла так ефективно, як лінзи традиційні, а це дуже важливо при повноколірних образах. До того ж вони надто малі, щоб перехопити велику кількість світла, а це означає, що – принаймні у сьогоднішній формі – вони не годяться для того, щоб зробити фотографії високої якості.

Однак упродовж найближчих років малі лінзи без сумніву потраплять до менших, легших у виробництві детекторів, діагностичних пристроїв, як-от прилади для ендоскопічного зображення, а також до світловодів. Ці потенційні застосування є достатньо привабливими, щоб залучити до підтримки досліджень урядові агенції та фірми, такі як Samsung і Google. Принаймні один стартап, фірма Metalenz, планує вивести металінзи на ринок упродовж кількох найближчих років.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься.


З ЦИМ МАТЕРІАЛОМ ЧИТАЮТЬ


Мінідетектор гравітаційних хвиль Сила плазми проти раку