Former lys med en Smartlens

Kameraydeevne på mobile enheder har vist sig at være en af ​​de funktioner, som de fleste slutbrugere sigter efter. Vigtigheden af ​​forbedring af optisk billedkvalitet, og tendensen til at have tyndere og tyndere smartphones har presset producenterne til at øge antallet af kameraer for at give telefoner bedre zoom, eksponering i lavt lys højkvalitetsfotografering, og portrætindstillinger, for at nævne et par stykker. Men at tilføje yderligere linser til en miniaturiseret optisk konfiguration og kørelysfokusering med en elektronisk enhed er ikke så let, som det ser ud til, især i små skalaer eller i trange rum.

Integrationen af ​​et justerbart dynamisk zoomobjektiv i en millimeter tyk mobiltelefon, i et miniaturiseret mikroskop, eller i den fjerne ende af et medicinsk endoskop kræver komplekse linser, der kan håndtere det fulde optiske spektrum og omformes elektrisk inden for millisekunder. Indtil nu, en klasse af bløde materialer kendt som flydende krystal rumlige lysmodulatorer har været det foretrukne værktøj til højopløselig lysformning, men deres implementering har vist sig at have grænser med hensyn til ydeevne, omfang og omkostninger.

I en undersøgelse for nylig offentliggjort i Naturfotonik , resultatet af et tæt samarbejde mellem Pascal Berto, Chang Liu og Gilles Tessier fra Institut de la Vision; og Laurent Philippet, Johann Osmond, Adeel Afridi, Marc Montagut, og Bernat Molero, ledet af ICREA Prof. ved ICFO Romain Quidant, forskerne demonstrerer en justerbar teknik til at manipulere lys uden nogen mekanisk bevægelse. I denne tilgang opfandt Smartlens, en strøm føres gennem en veloptimeret modstand i mikrometerskala, og opvarmningen ændrer lokalt de optiske egenskaber af den transparente polymerplade, der holder modstanden.

På nogenlunde samme måde som et fatamorgana bøjer lys, der passerer gennem varm luft for at skabe illusioner om fjerne søer, denne mikroskala varme region er i stand til at afvige lys. Inden for millisekunder, en simpel plade af polymer kan omdannes til en linse og tilbage:lille, mikrometer-skala Smartlinser opvarmer og køler hurtigt ned og med minimalt strømforbrug. De kan endda fremstilles i arrays, og forfatterne viser, at flere objekter placeret i meget forskellige afstande kan bringes i fokus inden for det samme billede ved at aktivere Smartlinserne foran hver af dem, selvom scenen er i farver.

Ved at modellere spredningen af ​​varme og udbredelsen af ​​lys og bruge algoritmer inspireret af lovene for naturlig udvælgelse viser forfatterne, at de kan gå langt ud over simple linser:en korrekt konstrueret modstand kan forme lys med et meget højt kontrolniveau og opnå en bred forskellige optiske funktioner. For eksempel, hvis den rigtige modstand er præget på den, et stykke polymer kunne aktiveres eller deaktiveres efter behag for at generere en given "fri form" og rette specifikke defekter i vores syn, eller aberrationerne i et optisk instrument.

Som prof. Romain Quidant påpeger, "mærkeligt nok, Smartlens-teknologien er omkostningseffektiv og skalerbar, og har vist sig at have potentialet til at blive anvendt på avancerede teknologiske systemer såvel som simple slutbrugerorienterede billedbehandlingsenheder." Resultaterne af denne undersøgelse åbner et nyt vindue for udvikling af billige dynamisk tunerbare enheder, der kunne har stor indflydelse på nuværende eksisterende optiske systemer.