A csiszolt üveg évszázadok óta a képalkotó rendszerek középpontjában áll. Pontos görbületük
Változtassa meg a fókuszt, hogy tisztán lássa mindezeketskála, általában megköveteli a lencse fizikai mozgatását billentéssel, csúsztatással vagy más módon történő mozgatással, általában a legtöbb mikroszkópot és teleszkópot alkotó mechanikai alkatrészeket használva.
A kutatók bevésették az anyag felületétapró, pontosan mintázott struktúrák, amelyek metafelületként működnek együtt, egyedülálló módon törnek vagy tükrözik a fényt. Ha az anyag tulajdonságai megváltoznak, a metafelület optikai funkciója ennek megfelelően változik. Ebben az esetben, amikor az anyag szobahőmérsékleten van, a metasurface a fény fókuszálásával tiszta távolságot alkot az objektumról. Ha az anyagot felmelegítik, annak atomszerkezete megváltozik, és válaszul a metasurface átirányítja a fényt, hogy egy távolabbi tárgyra összpontosítson.
Így az új aktív metalének képesekállítsa be a fókuszt anélkül, hogy terjedelmes mechanikai elemekre lenne szükség. Az új kialakítás, amely jelenleg lehetővé teszi az infravörös képalkotást, rugalmasabb optikai eszközöket is lehetővé tehet, például miniatűr hőkamerákat a drónok számára, ultrakompakt hőkamerákat mobiltelefonokhoz és alacsony profilú éjszakai látószemüveget.
„Eredményünk azt mutatja, hogy a miénkAz ultravékony, mozgó alkatrészek nélküli hangolható lencse aberrációmentes képeket biztosít a különböző mélységekben elhelyezkedő átfedő tárgyakról, vetekedve a hagyományos, terjedelmes optikai rendszerekkel."
Tian Gu a Massachusetts Institute of Technology Anyagkutató Laboratóriumának kutatója.
Az új lencse változtatható anyagból készülfázis, amelyet a csapat az újraírható CD-k és DVD-k általánosan használt anyag csípésével készített. GST-nek hívják, germániumból, antimonból és tellúrból áll, belső szerkezete lézerimpulzusok hatására megváltozik. Ez lehetővé teszi az anyag váltását átlátszó és átlátszatlan állapotok között - ez a mechanizmus lehetővé teszi a CD-ken tárolt adatok írását, törlését és felülírását.
Ez év elején a kutatók beszámoltak rólaegy másik elem, a szelén hozzáadása a GST-hez egy új fázisváltó anyag létrehozásához, a GSST néven. Amint felmelegítették az új anyagot, annak atomszerkezete az amorf, rendezetlen atomok kusza alól rendezettebb kristályos szerkezetre váltott. Ez a fáziseltolódás megváltoztatta az infravörös fény áthaladásának módját is, befolyásolva a fénytörést, de minimális hatást gyakorolva az átlátszóságra.
A csapat arra gondolt, hogy lehetséges-e testreszabnikapcsolási kapacitás GSST a fény irányításához és fókuszálásához meghatározott pontokon, annak fázisától függően. Ebben az esetben az anyag aktív lencseként szolgálhat, anélkül, hogy mechanikai alkatrészekre lenne szükség a fókusz eltolásához.
„Általában, amikor optikait gyártanakkészülék, gyártás után nagyon nehéz beállítani a jellemzőit. Ezért van az, hogy egy ilyen platform az optikai mérnökök szent grálja, amely lehetővé teszi a fémlencsék számára, hogy hatékonyan váltsanak fókuszt széles tartományban.”
Tian Gu a Massachusetts Institute of Technology Anyagkutató Laboratóriumának kutatója.
A szokásos lencséknél az üveg pontosan ívelt, ígya beeső fénysugár különböző szögekben törik le a lencséről, és egy bizonyos távolságban, a lencse gyújtótávolságának nevezett pontban konvergál. Ezután a lencsék tiszta képet alkothatnak bármely tárgyról, meghatározott távolságra. Különböző mélységű tárgyak megjelenítéséhez a lencsét fizikailag mozgatni kell.
Ahelyett, hogy egy fixre támaszkodnaaz anyag görbülete a közvetlen fény érdekében, a kutatók megpróbálták megváltoztatni a GSST-alapú fémeket úgy, hogy a fókusztávolság az anyag fázisától függően változzon. Új tanulmányuk során 1 mikron vastag GSST réteget gyártottak és metafelületet hoztak létre azzal, hogy a GSST réteget különböző alakú mikroszkopikus szerkezetekre maratták, amelyek különböző módon törik a fényt.
Helyezéssel tesztelték az új fémeketa színpadra, és az infravörös fénytartományra hangolt lézersugárral világítják meg. Bizonyos távolságokra a lencse előtt átlátszó tárgyakat helyeztek el, amelyek kétoldalas vízszintes és függőleges sávmintákból állnak, amelyeket felbontási diagramnak neveznek, és amelyeket általában optikai rendszerek tesztelésére használnak.
A lencse a kezdeti amorf állapotban éles képet adottaz első minta képe. Ezután a csoport felmelegíti a lencsét, hogy az anyagot kristályos fázissá alakítsa. Az átmenet után és a távfűtési forrással az objektív ugyanolyan éles képet készített, ezúttal egy második, távolabbi csíkkészletet.
A kísérletek azt mutatják, hogy a fémek képesekaktívan változtatja a fókuszt mindenféle mechanikus mozgás nélkül. A kutatók szerint a fémlencse beépített mikrohevítőkkel készülhet, hogy rövid milliszekundumos impulzusok alatt gyorsan felmelegítse az anyagot. A fűtési viszonyok megváltoztatásával más anyagok köztes állapotaira is hangolódhatnak, biztosítva a fókusz folyamatos beállítását.
Olvassa el még:
Létrehozták az első pontos világtérképet. Mi a baj mindenki mással?
Nézze meg a bolygó ködök Hubble-fotóit.
A fizikusok létrehozták a fekete lyuk analógját, és megerősítették Hawking elméletét. Hova vezet?