Leštěné sklo je již po staletí srdcem zobrazovacích systémů.Jejich přesné zakřivení
Změňte zaměření, abyste ve všech viděli jasněměřítko, obvykle vyžaduje fyzický pohyb čočky nakloněním, posunutím nebo jiným pohybem, obvykle pomocí mechanických částí, které tvoří většinu mikroskopů a dalekohledů.
Vědci vyryli povrch materiálumalé, přesně vzorované struktury, které společně fungují jako metasurface a jedinečným způsobem lámou nebo odrážejí světlo. Když se změní vlastnosti materiálu, odpovídajícím způsobem se změní optická funkce metasurface. V tomto případě, když je materiál při pokojové teplotě, metasurface zaostří světlo, aby vytvořil jasný obraz objektu v určité vzdálenosti. Po zahřátí materiálu se změní jeho atomová struktura a v reakci na něj metasurface přesměruje světlo, aby zaostřilo na vzdálenější objekt.
Nové aktivní kovy tedy mohouupravte zaostření bez nutnosti použití objemných mechanických prvků. Nový design, který v současné době umožňuje infračervené zobrazování, by mohl umožnit flexibilnější optická zařízení, jako jsou miniaturní termovizní kamery pro drony, ultrakompaktní termovizní kamery pro mobilní telefony a nízkoprofilové brýle pro noční vidění.
"Náš výsledek ukazuje, že náš ultratenký laditelný objektiv bez pohyblivých částí můžeposkytují zobrazování překrývajících se objektů umístěných v různých hloubkách bez aberací, což konkuruje tradičním objemným optickým systémům."
Tian Gu je vědeckým pracovníkem v Laboratoři materiálového výzkumu na Massachusettském technologickém institutu.
Nový objektiv je vyroben z materiálu s proměnlivým účinkemfáze, kterou tým vytvořil vyladěním materiálu běžně používaného na přepisovatelných CD a DVD. Jmenuje se GST a skládá se z germania, antimonu a telluru a jeho vnitřní struktura se mění zahříváním laserovými pulsy. To umožňuje materiálu přepínat mezi průhledným a neprůhledným stavem - mechanismus, který umožňuje zapisovat, mazat a přepisovat data uložená na CD.
Začátkem tohoto roku uvedli vědcipřidání dalšího prvku, selenu, k GST za účelem vytvoření nového materiálu s fázovou změnou zvaného GSST. Když zahřáli nový materiál, jeho atomová struktura se přesunula z amorfní, neuspořádané spleti atomů do uspořádanější krystalické struktury. Tento fázový posun také změnil způsob, jakým infračervené světlo prochází materiálem, což ovlivňuje lomovou sílu, ale s minimálním dopadem na průhlednost.
Tým přemýšlel, jestli je možné přizpůsobitspínací kapacita GSST pro směrování a zaostřování světla v konkrétních bodech, v závislosti na jeho fázi. V tomto případě může materiál sloužit jako aktivní čočka, aniž by bylo nutné mechanické části přesouvat zaostření.
"Obecně platí, že když se vyrábí optické zařízení, je velmi obtížné upravit jeho vlastnosti po výrobě.Proto je taková platforma pro optické inženýry svatým grálem, který vám umožníMetačočky jsou účinné při přepínání zaostření ve velkém rozsahu."
Tian Gu je vědeckým pracovníkem v Laboratoři materiálového výzkumu na Massachusettském technologickém institutu.
U běžných čoček je sklo přesně zakřivené, takžedopadající světelný paprsek se lomí od čočky pod různými úhly, sbíhající se v bodě v určité vzdálenosti, známém jako ohnisková vzdálenost čočky. Čočky pak mohou vytvořit jasný obraz jakéhokoli objektu v určité vzdálenosti. Chcete-li zobrazit objekty s různými hloubkami, musíte objektiv fyzicky pohnout.
Místo spoléhání se na fixnízakřivení materiálu pro přímé světlo se vědci pokusili změnit metaleny na bázi GSST tak, aby se ohnisková vzdálenost změnila v závislosti na fázi materiálu. Ve své nové studii vytvořili vrstvu GSST o tloušťce 1 mikronu a vytvořili metasurf leptáním vrstvy GSST na mikroskopické struktury různých tvarů, které různými způsoby lámou světlo.
Testovali nové metaleny tak, že je umístilina jeviště a osvětlen laserovým paprskem naladěným na infračervený rozsah světla. V určitých vzdálenostech před objektivem umístili průhledné předměty skládající se z oboustranných vzorů vodorovných a svislých pruhů, známých jako rozlišovací diagramy, které se běžně používají k testování optických systémů.
Čočka v počátečním amorfním stavu poskytla ostrostobrázek prvního vzoru. Skupina poté ohřívá čočku, aby přeměnila materiál na krystalickou fázi. Po přechodu a se zdrojem vzdáleného ohřevu čočka vytvořila stejně ostrý obraz, tentokrát druhé, vzdálenější sady pruhů.
Pokusy ukazují, že kovy mohouaktivně měnit zaostření bez jakéhokoli mechanického pohybu. Vědci tvrdí, že kovová čočka by mohla být vyrobena pomocí vestavěných mikroohřívačů pro rychlé zahřátí materiálu v krátkých milisekundových pulzech. Změnou podmínek ohřevu se také mohou naladit na přechodné stavy jiných materiálů a zajistit tak kontinuální zaostřování.
Přečtěte si také:
Byla vytvořena první přesná mapa světa. Co se děje s ostatními?
Podívejte se na Hubbleovy fotografie planetárních mlhovin.
Fyzici vytvořili analogii černé díry a potvrdili Hawkingovu teorii. Kam to vede?