Группа исследователей из Школы технических и прикладных наук (School of Engineering and Applied Sciences, SEAS) Гарвардского университета создала опытные образцы ультратонких плоских оптических линз, которые могут использоваться в качестве линз оптической системы миниатюрных фото- и видеокамер. В отличие от самых первых образцов подобных линз, которые были созданы еще в 2012 году, новые линзы за счет их специальной прозрачной метаповерхности, поверхности со сложной структурой, могут преломлять и фокусировать свет с различными длинами волн, что позволяет получать при их помощи высококачественные цветные изображения.
Первые образцы плоских линз, толщиной всего в 60 нанометров, созданные учеными из SEAS были способны преломлять и фокусировать без искажений свет только одной длины волны. Свет с другими длинами волн взаимодействовал по-иному с решеткой наноантенн на поверхности линзы, отклоняясь от изначальной траектории по-разному, что приводило к искажениям изображений.
В новой плоской линзе использовались решетки наноантенн, изготовлены не из металла, а из диэлектрического материала. Это, как утверждают ученые, улучшает эффективность работы наноантенн, а новая структура этих наноантенн позволяет расположенным рядом нескольким антеннам действовать последовательно, направляя свет с различными длинами волн по одному и тому же пути. Такие кардинальные изменения позволяют при помощи новых плоских линз создавать цветные изображения, фокусируя красный, синий и зеленый цвета в одной и той же точке пространства.
Новые линзы, которые, по сути, являются прозрачной метаповерхностью, не страдают от явлений хроматических аберраций, искажения цветов по краям объектов, что является одним из самых главных недостатков обычных линз. Это, в свою очередь, означает, что камеры с плоскими линзами не будут нуждаться в дополнительных линзах или в специализированных алгоритмах, производящих компенсацию цветовой дисперсии.
«С нашими новыми линзами цветокоррекция, которая в обычных оптических системах достигается за счет прохождения света через последовательность из нескольких массивных линз, больше не требуется. Это позволит создать новые сверхминиатюрные камеры, полностью избавленные от недостатков, присущих всем без исключения камерам смартфонов и недорогих цифровых фотоаппаратов» — рассказывает Федерико Капассо (Federico Capasso), научный руководитель группы, в состав которой входил профессор Роберт Л. Уоллас (Robert L. Wallace) и научный сотрудник Винтон Хайес (Vinton Hayes).
Применение новые ультратонкие плоские линзы могут найти не только в области фотографии, их можно будет использовать в астрономии, микроскопии и других областях, кардинально уменьшая габариты и вес устройств, но не жертвуя, при этом, качеством получаемых изображений. Кроме этого, новые линзы могут найти применение в составе новых миниатюрных оптических коммуникационных устройств.
Источник:
