Pulētais stikls gadsimtiem ilgi ir bijis attēlveidošanas sistēmu centrā. To precīzs izliekums
Mainiet fokusu, lai skaidri redzētu visus šosmērogā, parasti nepieciešama objektīva fiziska kustība, noliekot, bīdot vai citādi pārvietojoties, parasti izmantojot mehāniskās daļas, kas veido lielāko daļu mikroskopu un teleskopu.
Pētnieki iegravēja materiāla virsmuniecīgas, precīzi rakstainas struktūras, kas darbojas kopā kā metasurface, refrakcionējot vai atstarojot gaismu unikālā veidā. Mainoties materiāla īpašībām, attiecīgi mainās arī metas virsmas optiskā funkcija. Šajā gadījumā, kad materiāls atrodas istabas temperatūrā, metasurface fokusē gaismu, lai izveidotu skaidru objekta attēlu noteiktā attālumā. Kad materiāls tiek uzkarsēts, tā atomu struktūra mainās, un, reaģējot uz to, metasurface novirza gaismu, lai koncentrētos uz attālāku objektu.
Tādējādi jaunie aktīvie metāli varnoregulējiet fokusu bez lielgabarīta mehāniskiem elementiem. Jaunais dizains, kas šobrīd ļauj veikt infrasarkano staru attēlveidošanu, varētu ļaut izmantot elastīgākas optiskās ierīces, piemēram, miniatūras termokameras droniem, īpaši kompaktas termokameras mobilajiem tālruņiem un zema profila nakts redzamības brilles.
“Mūsu rezultāts parāda, ka mūsuĪpaši plāns, regulējams objektīvs bez kustīgām daļām var nodrošināt attēlus bez novirzēm no pārklājošiem objektiem, kas atrodas dažādos dziļumos, konkurējot ar tradicionālajām lielgabarīta optiskajām sistēmām.
Tian Gu ir pētnieks Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta Materiālu pētniecības laboratorijā.
Jaunais objektīvs ir izgatavots no materiāla ar maināmufāze, kuru komanda izveidoja, pārveidojot materiālu, ko parasti izmanto pārrakstāmos CD un DVD. Saukts par GST, tas sastāv no germānija, antimona un telūra, un tā iekšējā struktūra mainās, sildot to ar lāzera impulsiem. Tas ļauj materiālam pārslēgties starp caurspīdīgiem un necaurspīdīgiem stāvokļiem - mehānismu, kas ļauj rakstīt, izdzēst un pārrakstīt CD glabātos datus.
Šī gada sākumā ziņoja pētniekivēl viena elementa - selēna - pievienošana GST, lai izveidotu jaunu fāzi mainošu materiālu ar nosaukumu GSST. Sildot jauno materiālu, tā atomu struktūra no amorfas, nesakārtotas atomu jūklis pārgāja uz sakārtotāku kristālisko struktūru. Šī fāzes nobīde mainīja arī to, kā infrasarkanā gaisma pārvietojas pa materiālu, ietekmējot refrakcijas spēku, bet ar minimālu ietekmi uz caurspīdīgumu.
Komanda domāja, vai to ir iespējams pielāgotkomutācijas jauda GSST gaismas novirzīšanai un fokusēšanai noteiktos punktos, atkarībā no tā fāzes. Šajā gadījumā materiāls var kalpot kā aktīvs objektīvs bez nepieciešamības pēc mehāniskām detaļām, lai mainītu fokusu.
"Kopumā, kad viņi ražo optiskosierīce, ir ļoti grūti pielāgot tās īpašības pēc ražošanas. Tāpēc šāda platforma ir optisko inženieru svētais grāls, kas ļauj metāla lēcām efektīvi pārslēgt fokusu plašā diapazonā.
Tian Gu ir pētnieks Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta Materiālu pētniecības laboratorijā.
Parastajās lēcās stikls ir precīzi izliekts tākrītošais gaismas stars no lēcas tiek lauzts dažādos leņķos, saplūstot noteiktā attālumā, ko sauc par lēcas fokusa attālumu. Pēc tam lēcas var izveidot skaidru jebkura objekta attēlu noteiktā attālumā. Lai parādītu objektus ar dažādu dziļumu, objektīvs ir fiziski jāpārvieto.
Tā vietā, lai paļautos uz fiksētumateriāla izliekumu tiešai gaismai, pētnieki mēģināja mainīt uz GSST balstītus metālus tā, lai fokusa attālums mainītos atkarībā no materiāla fāzes. Jaunajā pētījumā viņi izgatavoja 1 mikronu biezu GSST slāni un izveidoja meta virsmu, kodinot GSST slāni uz dažādu formu mikroskopiskām struktūrām, kas dažādos veidos lauž gaismu.
Viņi pārbaudīja jaunos metālus, tos ievietojotuz skatuves un apgaismota ar lāzera staru, kas noregulēts uz infrasarkano gaismas diapazonu. Noteiktā attālumā objektīva priekšā viņi novietoja caurspīdīgus priekšmetus, kas sastāv no divpusējiem horizontālu un vertikālu svītru modeļiem, kas pazīstami kā izšķirtspējas diagrammas, kurus parasti izmanto optisko sistēmu testēšanai.
Objektīvs sākotnējā amorfā stāvoklī deva asupirmā modeļa attēls. Pēc tam grupa uzsilda objektīvu, lai materiālu pārveidotu kristāliskā fāzē. Pēc pārejas un ar attālo apsildes avotu objektīvs radīja tikpat asu attēlu, šoreiz otro, attālāku svītru komplektu.
Eksperimenti liecina, ka metalens varaktīvi mainīt fokusu bez jebkādas mehāniskas kustības. Pētnieki saka, ka metāla lēcu, iespējams, varētu izgatavot ar iebūvētiem mikrokarsētājiem, lai materiālu ātri sasildītu īsos milisekunžu impulsos. Mainot apkures apstākļus, viņi var arī noskaņoties uz citu materiālu starpstāvokļiem, nodrošinot nepārtrauktu fokusa regulēšanu.
Lasīt arī:
Tika izveidota pirmā precīzā pasaules karte. Kas vainas visiem pārējiem?
Apskatiet Habla fotogrāfijas ar planētu miglājiem.
Fiziķi ir izveidojuši melnā cauruma analogu un apstiprinājuši Hokinga teoriju. Kur tas ved?