Метаповерхности улучшили свойства оптических линз
Москва, 14:56, 09 Фев 2018, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Для создания идеальных цветных изображений часто требуется несколько тяжелых линз для фокусировки каждого цвета в одной плоскости. Инженеры Университета штата Пенсильвания разработали новую теорию для решения этой проблемы путем использования метаповерхностей.
Исследование, представленное в журнале Optica, предлагает использовать отдельные тонкие линзы, состоящие из материалов с градиентным преломлением и слоев метаповерхностей. Структура обеспечивает правильное направление света.
«Если вы хотите получить высококачественные оптические системы, то должны преодолеть дисперсию в материале, — сказал Сойер Д. Кэмпбелл. – Если ее не устранить, получаются смазанные цвета, ухудшающие качество изображения».
Одиночные апохроматические линзы, одновременно фокусирующие красный, синий и зеленый цвета, имеют меньшую толщину, вес и искривление. Они могут улучшить качество камер телефонов и позволить производить более тонкие и компактные устройства, включая тепловизоры и родны.
Исследователи объединили структуры с градиентным преломлением (GRIN) и метаповерхности – сверхтонкие оптические слои, манипулирующие волновым фронтом в нужном ключе. В результате они получили систему с одной линзой, одновременно фокусирующей три цвета и производящей качественное изображение.
«Градиент в изделии может быть угловым – меняться вдоль направления распространения света, или радиальным – зависящим от оптической оси, — сказал профессор Дуглас Вернер. – Или он может быть более сложным».
Ученые разработали теоретическую модель и имитационный каркас для создания таких линз. Первая определяет правильное искривление поверхности, градиент изделия и расположение метаповерхности для идеальной фокусировки всех трех цветов.
«Теория очень общая и покрывает широкий спектр условий, — сказал Вернер. – Настоящее производство станет сложной задачей. Мы надеемся, что теоретические открытия позволят изготавливать такие линзы дешево и в большом объеме».
