Перейти…

Sunday, May 20, 2018

Что такое металинзы и как они заменяют стеклянные?


Вскоре физика смогла бы заменить эти громоздкие, тяжелые стеклянные линзы на камерах с тонкодисперсными «металлическими деталями» — материалами, микроскопически сконструированными для фокусировки света на долю массы и размера традиционного линзирования. Команда из инженерной школы Гарвардского университета разработала мета линзы, которые могут фокусировать почти весь спектр видимого света, сообщают исследователи в журнале Nature Nanotechnology. Предыдущие линзы могли фокусировать только узкие цветные длины волн или длины волн вне видимого спектра.

Когда свет проходит через стекло, то образует разные длины волн (цвета), которые составляют свет медленно с разной скоростью. Это приводит к тому, что их пути через стекло изгибаются или дифрагируются по-разному, так что они отделяются. Пропустите луч белого света через призму, и этот эффект вызовет разрастание радуги на другом конце. Это представляет проблему для производителей линз; один фокусирующий элемент будет проецировать изображение, имеющее цвета от красного до фиолетового, попадающего в разные пятна на пленку или датчик.

Таким образом, современные объективы для фотоаппаратов используют множество различных элементов стекла, чтобы исправить и отменить этот эффект, нажав на разные длины волн света на одну координационную точку — и даже это не работает отлично; многие фотографы испытывают трудности при покупке дорогостоящего объектива только для того, чтобы найти фиолетовый край хроматической аберрации вокруг предметов на своих фотографиях. И все это стекло, аберрационно-корректирующая масса может стать тяжелым.

Мета линзы используют другой подход к фокусирующему свету. Вместо использования дифракционных свойств стекла мета линзы используют нанофины — крошечные структуры, как правило, из диоксида титана — для изгибания длин волн в направлении фокуса металла.
В прошлом, однако, металлы могли сгибать только одну длину волны за раз или в более сложных случаях — узкую полосу визуального спектра. Недавно созданные металлы изгибают почти весь спектр света, комбинируя нанофины, настроенные на разные длины волн на одной поверхности.

Однако этот материал не совсем фокусируется на полном объеме того, что может видеть человеческий глаз. По словам НАСА, здоровое глазное яблоко реагирует на волны длиной от примерно 380 нанометров, шокирующий фиолетовый оттенок, до примерно 700 нанометров, темно-красный. По мнению исследователей, мета линзы покрывают 470 нанометров (жирный синий) до 680 нанометров (еще довольно темно-красный) и служат доказательством того, что материалы этого типа вскоре могут покрыть весь визуальный диапазон.

У Metalense есть другие проблемы, которые необходимо преодолеть, прежде чем они смогут серьезно конкурировать с традиционным стеклом. Самое значимое: резолюция, согласно статье журнала. Ни один из металлических предметов, продемонстрированных до сих пор, не особенно острый по сравнению с их лучшими конкурентами в области стекла. Но, как только технология прогрессирует, она может решить это ограничение.

Метки: , ,