Bredbåndsakromatiske metaller fokuserer lys uanset polarisering

Vi lever i en polariseret verden. Ingen, vi taler ikke om politik - vi taler om lys. Meget af det lys, vi ser og bruger, er delvist polariseret, hvilket betyder, at dets elektriske felt vibrerer i bestemte retninger. Objektiver designet til at fungere på tværs af en række applikationer, fra telefonkameraer til mikroskoper og sensorer, behov for at kunne fokusere lys uanset dets polarisering.

Forskere mente, at symmetriske nanostrukturer som cirkulære søjler var afgørende byggesten til at udvikle fotoniske enheder, der ikke er følsomme over for polarisering. Nu, forskere fra Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) har udviklet en polarisationsfølsom metalen bestående af ikke-symmetriske nanofiner, der akromatisk kan fokusere lys på tværs af det synlige spektrum uden afvigelser. Denne flade linse kan bruges til alt fra virtuelle eller augmented reality -headset til mikroskopi, litografi, sensorer, og viser.

"Ved at gøre denne linse polarisering ufølsom, vi har fordoblet metallens effektivitet fra tidligere iterationer, "sagde Wei Ting Chen, en forskningsassistent hos SEAS og første forfatter af papiret. "Dette er det første papir, der demonstrerer både akromatisk og polarisering ufølsom fokusering i det synlige spektrum."

Undersøgelsen blev ledet af Federico Capasso, Robert L. Wallace professor i anvendt fysik og Vinton Hayes Senior Research Fellow i elektroteknik på SEAS, og udgivet i Naturkommunikation .

I tidligere undersøgelser, Capasso, Chen og deres team demonstrerede, at arrays af titandioxid -nanofiner ligeledes kunne fokusere lysbølgelængder og eliminere kromatisk aberration, men disse linser kunne kun fokusere et cirkulært polariseret lys.

"Dette betød, at vi i det væsentlige kasserede halvdelen af ​​det indfaldende lys, som ikke besidder den rigtige polarisering, "sagde Alexander Zhu, medforfatter af undersøgelsen og kandidatstuderende ved SEAS.

I dette nyeste design, forskerne ændrede layoutet af nanofinerne, placere hver søjle, så den enten er parallel eller vinkelret på sin nabo.

"Dette nye design giver os stor frihed til at indstille de geometriske parametre for metalerne, hvilket giver os mulighed for bedre at opnå akromatisk fokus på tværs af hele det synlige område, "sagde Chen.

"Dernæst sigter vi mod at maksimere effektiviteten og lave langt større akromatiske metallinser for at bringe dem ind i hverdagen til en bred vifte af applikationer, sagde Capasso

Harvards kontor for teknologiudvikling har beskyttet den intellektuelle ejendomsret i forbindelse med dette projekt og undersøger muligheder for kommercialisering.