Polirano staklo stoljećima je u središtu slikovnih sustava. Njihova točna zakrivljenost
Promijenite fokus da biste jasno vidjeli sve ovoskala, obično zahtijeva fizičko kretanje leće naginjanjem, klizanjem ili na bilo koji drugi način, obično uz pomoć mehaničkih dijelova koji čine većinu mikroskopa i teleskopa.
Istraživači su gravirali površinu materijalamalene, precizno oblikovane strukture koje zajedno djeluju kao metapovršina, prelamajući ili reflektirajući svjetlost na jedinstven način. Kada se svojstva materijala mijenjaju, optička funkcija metapovršine mijenja se u skladu s tim. U ovom slučaju, kada je materijal na sobnoj temperaturi, metapovršina fokusira svjetlost kako bi stvorila jasnu sliku predmeta na određenoj udaljenosti. Nakon zagrijavanja materijala, mijenja se njegova atomska struktura, a kao reakcija na to metapovršina preusmjerava svjetlost kako bi se fokusirala na udaljeniji objekt.
Dakle, novi aktivni metalens možeprilagodite fokus bez potrebe za glomaznim mehaničkim elementima. Novi dizajn, koji trenutno omogućuje infracrveno snimanje, mogao bi omogućiti fleksibilnije optičke uređaje poput minijaturnih termovizijskih kamera za bespilotne letjelice, ultra kompaktnih termovizijskih kamera za mobilne telefone i naočale za noćni vid niskog profila.
“Naš rezultat pokazuje da je našUltratanka, podesiva leća bez pokretnih dijelova može pružiti slike bez aberacija preklapajućih objekata koji se nalaze na različitim dubinama, konkurirajući tradicionalnim glomaznim optičkim sustavima."
Tian Gu je znanstveni znanstvenik u Laboratoriju za istraživanje materijala Instituta za tehnologiju Massachusetts.
Nova leća izrađena je od materijala s varijabilnim promjenamafazu, koju je tim proizveo podešavanjem materijala koji se obično koristi na CD-ima i DVD-ima koji se mogu prepisivati. Nazvan GST, sastoji se od germanija, antimona i telur, a njegova se unutarnja struktura mijenja zagrijavanjem laserskim impulsima. To omogućuje materijalu da se prebacuje između prozirnih i neprozirnih stanja - mehanizam koji vam omogućuje pisanje, brisanje i prepisivanje podataka pohranjenih na CD-ima.
Ranije ove godine, izvijestili su istraživačidodatak drugog elementa, selena, GST-u kako bi se stvorio novi materijal koji mijenja fazu pod nazivom GSST. Kako su zagrijavali novi materijal, njegova se atomska struktura premjestila iz amorfnog, nesređenog spleta atoma u uređeniju kristalnu strukturu. Ovaj fazni pomak također je promijenio način na koji infracrvena svjetlost prolazi kroz materijal, utječući na refrakcijsku snagu, ali uz minimalan utjecaj na prozirnost.
Ekipa se pitala je li moguće prilagoditipreklopni kapacitet GSST za usmjeravanje i fokusiranje svjetlosti na određenim točkama, ovisno o njegovoj fazi. U ovom slučaju, materijal može poslužiti kao aktivna leća bez potrebe za mehaničkim dijelovima da pomaknu fokus.
“Općenito, kada naprave optičkiuređaja, vrlo je teško prilagoditi njegove karakteristike nakon proizvodnje. Zato je imati platformu poput ove sveti gral za optičke inženjere, omogućujući metalnim lećama učinkovito prebacivanje fokusa u širokom rasponu.”
Tian Gu je znanstveni znanstvenik u Laboratoriju za istraživanje materijala Instituta za tehnologiju Massachusetts.
U običnim lećama staklo je točno zakrivljeno, tako daupadna zraka svjetlosti lomi se od leće pod različitim kutovima, konvergirajući se u točki na određenoj udaljenosti, poznatoj kao žarišna duljina leće. Leće tada mogu stvoriti jasnu sliku bilo kojeg predmeta na određenoj udaljenosti. Da bi se prikazali objekti različitih dubina, leća se mora fizički pomicati.
Umjesto da se oslanjamo na fiksnizakrivljenost materijala za izravno svjetlo, istraživači su pokušali promijeniti metalens na osnovi GSST-a tako da se žarišna duljina mijenja ovisno o fazi materijala. U svom novom istraživanju izradili su 1 mikronski debeli GSST sloj i stvorili metapovršinu nagrizajući GSST sloj na mikroskopske strukture različitih oblika koje lome svjetlost na različite načine.
Testirali su nove metalens postavljajući gana pozornicu i osvijetljen laserskom zrakom podešenom na infracrveni opseg svjetlosti. Na određenim udaljenostima ispred leće postavili su prozirne predmete koji se sastoje od dvostranih uzoraka vodoravnih i okomitih pruga, poznatih kao dijagrami razlučivosti, koji se obično koriste za ispitivanje optičkih sustava.
Leća u početnom amorfnom stanju dala je oštruslika prvog uzorka. Skupina zatim zagrijava leću kako bi transformirala materijal u kristalnu fazu. Nakon prijelaza i s udaljenim izvorom grijanja, leća je stvorila jednako oštru sliku, ovoga puta drugog, udaljenijeg niza pruga.
Eksperimenti pokazuju da metalens možeaktivno mijenjati fokus bez ikakvih mehaničkih pokreta. Istraživači kažu da bi se metalna leća mogla napraviti s ugrađenim mikro-grijačima za brzo zagrijavanje materijala u kratkim milisekundnim impulsima. Promjenom uvjeta grijanja, oni se također mogu prilagoditi srednjim stanjima drugih materijala, pružajući kontinuirano podešavanje fokusa.
Pročitajte i:
Stvorena je prva točna karta svijeta. Što nije u redu sa svima ostalima?
Pogledajte Hubbleove fotografije planetarnih maglica.
Fizičari su stvorili analog crne rupe i potvrdili Hawkingovu teoriju. Kamo vodi?