Плоская линза корректирует хроматические аберрации

+7 926 604 54 63 address
Исследовательская группа Капассо
Исследовательская группа во главе с Федерико Капассо (в центре) представляет идеальную тонкую линзу; 2012 год.

Сверхтонкая линза, обладающая свойствами апохромата, создана учёными Гарвардской школы машиностроения и прикладных наук. Благодаря особой конфигурации поверхности, линза способна фокусировать в одной точке лучи света с тремя различными длинами волн. Линза также избавлена от ещё одного недостатка традиционных оптических систем — сферической аберрации.

Нынешняя разработка представляет собой дальнейшее развитие технологии, впервые представленной той же командой из Гарварда во главе с Федерико Капассо (Federico Capasso). В 2012 году физике продемонстрировали плоскую линзу, которая способна фокусировать свет и избавлена от сферической аберрации. Преломление осуществлялось благодаря расположенным на поверхности линзы антеннам нанометрового масштаба.

Новая линза, которую создатели называют «ахроматической метаповерхностью», значительно усовершенствована. Прототип 2012 года мог фокусировать свет только определённой длины волны, а его коэффициент преломления был невелик. В нынешней модели в качестве материала для наноантенн вместо металла используется диэлектрик, что позволило резко улучшить эффективность, а вместе с обновлённым технологическим дизайном — работать с широким диапазоном длин волн.

Компенсация хроматических аберраций
Обычные преломляющие линзы (слева) подвержены значительным хроматическим аберрациям. Чтобы компенсировать связанное с этим размывание изображения, применяются дополнительные линзы. Ахроматический дублет корректирует изображение для двух длин волн, которые будут сходиться в одной точке, апохромат — для трёх, и так называемый суперахромат — для четырёх длин волн. Созданные линзы с метаповерхностью (справа) фокусируют в одну точку свет трёх разных длин волн без необходимости увеличения толщины линзы.

Новый дизайн позволяет создавать два типа оптических устройств. Первое — это фокусирующая линза, которая собирает в одной точке свет трёх различных длин волн. Второе — это призма, которая отклоняет три длины волны под одним и тем же углом.

Компьютерное моделирование, проведённое авторами работы, показало, что технология имеет дальнейшие перспективы. Разработанная архитектура позволит создавать линзы, которые собирают в одной точке не три, а много различных длин волн.

Авторы работы рассчитывают, что созданный ими плоский апохромат найдёт своё применение в компактных оптических системах, а также будет использоваться в качестве коллиматора в проекторах. Гарвардский университет подал заявку на патент на новую технологию и в настоящее время активно ищет возможности её коммерческого использования.

.
Комментарии