Aparaty cyfrowe

Idealna soczewka z metamateriału - bez wad optycznych i płaska jak kartka papieru

Karol Żebruń | Redaktor serwisu benchmark.pl
22 komentarze Dyskutuj z nami

Sprawdzi się w telekomunikacji

Wyobraźcie sobie soczewkę, która jest pozbawiona wszelkich wad doskwierających zwykłym tego typu elementom stosowanym w urządzeniach optycznych. Taką, która na dodatek ma 60 nanometrów grubości. Prototyp takiego elementu optycznego skonstruowano na Uniwersytecie Harvarda.

W instytutach naukowych od dawna prowadzi się prace nad metamateriałami. Wbrew przekonaniom niektórych osób, nie łamią one praw fizyki, a jedynie wykorzystują je do granic możliwości. W efekcie mogą one działać w niespotykany w naturze sposób, na przykład odwrotny (przykładem są materiały o ujemnym współczynniku załamania).

Działanie metamateriałów zwykle ma związek z oddziaływaniem na fale elektromagnetyczne. Dzięki metamateriałom być może w przyszłości powstaną tak abstrakcyjne urządzenia, jak znane z science-fiction systemy maskowania.

SEAS Zespół naukowców Francesco Aieta Federico Capasso Patrice Genevet
Francesco Aieta, Federico Capasso oraz Patrice Genevet

Tymczasem zespół badaczy ze Szkoły Inżynierii i Nauk Stosowanych na Harvardzie (SEAS), w którym pracują naukowcy z Włoch i Stanów Zjednoczonych, skupił się na codziennych zastosowaniach i opracował dwuwymiarową metapowierzchnię o własnościach bardzo pożądanych przez producentów wielu urządzeń, które wykorzystują elementy optyczne.

Zbudowana na jej bazie soczewka, działa podobnie jak szklana, ale pozbawiona jest wad optycznych takich jak aberracje, koma i astygmatyzm. Nawet efekt rybiego oka, charakterystyczny dla szkieł o bardzo krótkiej ogniskowej nie występuje w przypadku nowego typu soczewki. Ostrość obrazu jest limitowana jedynie kryterium dyfrakcyjnym.

Metasoczewka przesunięcia fazowe zależnie od miejsca na powierzchni diagram
Dwuwymiarowa płaska soczewka wykonana została z supercienkiej warstwy krzemu, w której znalazły się bardzo blisko rozmieszczone elementy ze złota o kształcie litery V, które działają jak nanoanteny. Wprowadzają one przesunięcia fazowe do padającej wiązki światła, co daje efekt taki sam jak ogniskowanie za pomocą zwykłej soczewki.

Najciekawsze w tym wszystkim jest to, że grubość tej soczewki wynosi jedynie 60 nanometrów. Można ją dostosować do poprawnej pracy w zakresie fal sięgającym od podczerwieni do fal o częstotliwościach terahercowych (THz). Przyda się ona nie tylko w telekomunikacji (światłowody). Można pomyśleć o wykorzystaniu takich soczewek w układach optycznych, znanych jako obiektywy, które wykorzystywane są w fotografii.

Oczywiście jak to zwykle bywa w przypadku informacji o takich niezwykłych dokonaniach, na masową produkcję płaskich soczewek będziemy musieli jeszcze długo poczekać.


Więcej o ciekawych i przydatnych nowych technologiach:

Źródło: SEAS, diagram Francesco Aieta, foto Eliza Grinnel

Komentarze

22
Zaloguj się, aby skomentować
avatar
Komentowanie dostępne jest tylko dla zarejestrowanych użytkowników serwisu.
  • avatar
    Konto usunięte
    3
    "Można ją dostosować do poprawnej pracy w zakresie fal sięgającym od podczerwieni do fal o częstotliwościach terahercowych (THz)."

    Przecież całe widmo światła widzialnego oraz bliskiej podczerwieni leży właśnie w terahercach. Laser telekomunikacyjny ~1,5um - 200THz, kolor filoetowy np. laser 405nm - 750THz.

    Chętnie bym się dowiedział nieco więcej o tej soczewce. Np. Jak duże można realnie wytworzyć takie soczewki.
    Lustro rezonatora półprzewodnikowego lasera krawędziowego jest małe z tym pewnie nie było by problemu, a było by wybawieniem dla aplikacji związanych z kolimacją i sprzęganiem światłowodowym.
    Jeśli chodzi natomiast o obrazowanie na matrycach CCD/CMOS w smartfonach i aparatach fotograficznych to już trzeba by makroskopowych rozmiarow takiej soczewki.
  • avatar
    Gaudeamus
    2
    "w układach optycznych, znanych jako obiektywy" (podkreślmy "znanych jako")
    Fajna nowomowa. Jak bym czytał raport milicyjny/policyjny. Brzmi to mniej więcej tak "mądrze" jak - "impulsownik kinetyczny o naprowadzaczu trzonkowym" - czytaj: młotek.

    Ad meritum.
    Fajna sprawa taka soczewka. Szkoda tylko, że o ile da się przy jej pomocy zrobić lżejsze teleobiektywy, to niestety ich rozmiary muszą pozostać zbliżone do obecnych. Ogniskowa wszak pozostaje tej samej długości.
  • avatar
    sampras
    0
    Jak bym miał taką soczewkę korekcyjną... Widział bym wszystko! :)
  • avatar
    Maciej Lewczuk
    0
    Czy to aby nie jest jakieś megarozwinięcie koncepcji soczewki Fresnela?
  • avatar
    Konto usunięte
    0
    Bardzo dobrze by było aby coś z tego urosło szkoda, że tak naprawdę będzie to za kilka lat.
  • avatar
    Gakudini
    0
    A jak już zrobią taki obiektyw, to będzie przy nim informacja, że czas pracy na baterii wynosi do 5h. ;)
  • avatar
    Konto usunięte
    0
    "Oczywiście jak to zwykle bywa w przypadku informacji o takich niezwykłych dokonaniach, na masową produkcję płaskich soczewek będziemy musieli jeszcze długo poczekać." - fakt, zbyt niezwykle. Jakas korporacja by upadla, wiec do sejfu na 50 lat (optymistycznie).
  • avatar
    Konto usunięte
    0
    Normalnie tylko czekać na teleskopy astronomiczne wolne od aberracji czy komy - świetna sprawa, oby jak najszebciej weszły do produkcji.
  • avatar
    Konto usunięte
    0
    Z racji tego ze jestem metafizykiem ... moge to skomentowac w jednym zdaniu... to sa brednie ,ktore pewnie beda sprzedawac dalej w telezakupach,typu rozciagle gacie ,wszechmiksujace zestawy kuchenne i inne ... nie chce nawet wiedziec o tych ich badaniach bo mnie mierzi
  • avatar
    Konto usunięte
    0
    poza tym grubi amerykancy sie tak nadaja do wynajdowania nowych metamaterialow ze wzieli naukowcow z pynemynde (nazistowskich) naukowcow zeby im pokazali jak na ksiezyc poleciec.Napewno to co wymyslili jest maks na telezakupy ... to samo co ajfon i ajsrajfon
  • avatar
    Konto usunięte
    0
    Nie no wogole to jest ponizej jakiegokolwiek poziomu
    "powstaną tak abstrakcyjne urządzenia, jak znane z science-fiction systemy maskowania." dzieki tym amerykanskim naukowcom?? i co zaloze se niewidoczny kombinezon i pojde ukradkiem podgladac sasiadke pod prysznicem?? albo ona ukradkime przyjdzie do mnie uniesie posciel i wlezie do lozka a wtedy dostane zawalu>??

    omg sorry ale tym amerykancom to juz sie dawno cos we lbie pomieszalo ,komuna byla zla co przyznaje ale to co oni chca zeby mi niewidoczni do wyra wlazili bo oni wymysla takie cos ze tego nie widac no to zawalu mozna dostac ,a wiadomo ze wszelkie szpiegostwo bedzie to wykorzystywac.Pojeba*a ameryka
  • avatar
    Konto usunięte
    0
    BTW
    oni i tak pewnie skorzystali z dobierania wartw sprassownego szkla pod coraz wyzzym cisnieniem ,nie ma w tym zadnego geniuszu ... po prostu polaczyli warstwy optyczne sprawsowane pod coraz wyzszym cisnieniem , szklo sprasowane ma takie wlassiwosci jak szklo o tej samej gestosci ale wyzszym przekroju...czyli zamiast soczewki wypuklej stworzyli soczewke plaska cisnieniowa z warstw szkla sprasowanego pod roznym cisnieniem i osiagneli przy okazji jakis super wynik... jak to na chuck norrisa przystalo