Полираното стъкло е в центъра на системите за изображения от векове. Точната им кривина
Променете фокуса, за да видите ясно във всичко товаскала, обикновено изисква физическо движение на лещата чрез накланяне, плъзгане или друго движение, обикновено с помощта на механичните части, съставляващи повечето микроскопи и телескопи.
Изследователите гравират повърхността на материаламалки, прецизно структурирани структури, които работят заедно като метаповърхност, пречупвайки или отразявайки светлината по уникален начин. Когато свойствата на материала се променят, оптичната функция на метаповърхността се променя съответно. В този случай, когато материалът е със стайна температура, метаповърхността фокусира светлината, за да създаде ясен образ на обекта на определено разстояние. Когато материалът се нагрява, неговата атомна структура се променя и в отговор метаповърхността пренасочва светлината, за да се фокусира върху по-отдалечен обект.
По този начин новите активни метали могатрегулирайте фокуса, без да са необходими обемисти механични елементи. Новият дизайн, който понастоящем позволява инфрачервено изобразяване, може да позволи по-гъвкави оптични устройства като миниатюрни камери за термовизионно изобразяване за безпилотни летателни апарати, ултракомпактни термокамери за мобилни телефони и нископрофилни очила за нощно виждане.
„Нашият резултат показва, че нашитеУлтратънък, регулируем обектив без движещи се части може да осигури изображения без аберации на припокриващи се обекти, разположени на различни дълбочини, съперничейки на традиционните обемисти оптични системи."
Tian Gu е изследовател в лабораторията за изследване на материалите към Масачузетския технологичен институт.
Новата леща е направена от материал с променливафаза, която екипът е произвел чрез ощипване на материалите, често използвани в презаписваеми CD и DVD дискове. Наричан GST, той се състои от германий, антимон и телур, а вътрешната му структура се променя при нагряване от лазерни импулси. Това позволява на материала да превключва между прозрачни и непрозрачни състояния - механизъм, който ви позволява да записвате, изтривате и презаписвате данни, съхранявани на компактдискове.
По-рано тази година изследователите съобщихадобавянето на друг елемент, селен, към GST, за да се създаде нов материал, променящ фазата, наречен GSST. Докато те нагрявали новия материал, неговата атомна структура се изместила от аморфна, неуредена плетеница от атоми към по-подредена кристална структура. Това фазово изместване също така промени начина, по който инфрачервената светлина преминава през материала, засягайки пречупващата сила, но с минимално въздействие върху прозрачността.
Екипът се чудеше дали е възможно да се персонализирапревключващ капацитет GSST за насочване и фокусиране на светлината в определени точки, в зависимост от нейната фаза. В този случай материалът може да служи като активна леща, без да е необходимо механичните части да изместват фокуса си.
„Като цяло, когато правят оптичниустройство, е много трудно да се коригират неговите характеристики след производството. Ето защо наличието на платформа като тази е свещеният граал за оптичните инженери, позволявайки на металните лещи ефективно да превключват фокуса в широк диапазон.“
Tian Gu е изследовател в лабораторията за изследване на материалите към Масачузетския технологичен институт.
При обикновените лещи стъклото е точно извито, така чепадащият светлинен лъч се пречупва от лещата под различни ъгли, сближавайки се в точка на определено разстояние, известно като фокусно разстояние на лещата. След това лещите могат да създадат ясен образ на всеки обект на определено разстояние. За да се покажат обекти с различна дълбочина, лещата трябва да се премести физически.
Вместо да разчитате на фиксиранкривината на материала за пряка светлина, изследователите се опитаха да променят базирани на GSST метали, така че фокусното разстояние да се променя в зависимост от фазата на материала. В новото си проучване те произвеждат GSST слой с дебелина 1 микрон и създават метаповърхност чрез гравиране на GSST слоя върху микроскопични структури с различни форми, които пречупват светлината по различни начини.
Те тестваха новите метали, като го поставихана сцената и осветена с лазерен лъч, настроен към инфрачервения диапазон на светлината. На определени разстояния пред обектива те поставиха прозрачни обекти, състоящи се от двустранни хоризонтални и вертикални модели на ивици, известни като диаграми на разделителната способност, които обикновено се използват за тестване на оптични системи.
Лещата в първоначалното аморфно състояние даде рязкоизображение на първия модел. След това групата загрява лещата, за да трансформира материала в кристална фаза. След прехода и с отдалечения източник на отопление, обективът създава също толкова остро изображение, този път на втори, по-отдалечен набор от ивици.
Експериментите показват, че металенсът можеактивно сменяйте фокуса без механично движение. Изследователите казват, че металната леща може потенциално да бъде направена с вградени микронагреватели за бързо нагряване на материала с кратки милисекундни импулси. Чрез промяна на условията на нагряване, те също могат да се настроят към междинните състояния на други материали, осигурявайки непрекъснато регулиране на фокуса.
Прочетете също:
Създадена е първата точна карта на света. Какво не е наред с всички останали?
Погледнете снимките на планети с мъглявини Хъбъл.
Физиците са създали аналог на черна дупка и са потвърдили теорията на Хокинг. Къде води?