Forskere udvikler flad linse tusind gange tyndere end et menneskehår

En linse, der er tusind gange tyndere end et menneskehår, er blevet udviklet i Brasilien af ​​forskere ved University of São Paulos São Carlos School of Engineering (EESC-USP). Den kan fungere som kameralinse i smartphones eller bruges i andre enheder, der er afhængige af sensorer.

"I den nuværende teknologiske kontekst, dens applikationer er næsten ubegrænsede, " Emiliano Rezende Martins, en professor i EESC-USP's Institut for Elektroteknik og Computing og sidste forfatter til et offentliggjort papir om opfindelsen, fortalte Agência FAPESP.

Artiklen har titlen "On Metalenses with Arbitrarily Wide Field of View" og er udgivet i ACS Fotonik . Undersøgelsen blev støttet af FAPESP via et stipendium til et forskningspraktik i udlandet tildelt Augusto Martins, Ph.D. kandidat og hovedforfatter af papiret.

Linsen består af et enkelt nanometrisk lag af silicium på arrays af nanoposter, der interagerer med lys. Strukturen er trykt ved fotolitografi, en velkendt teknik, der bruges til at fremstille transistorer.

Denne slags linse er kendt som en metalens. Metalenses blev først udviklet for ti år siden og opnår den højeste opløsning, der er fysisk mulig, ved hjælp af en ultratynd række små bølgeledere kaldet en metasurface, der bøjer lyset, når det passerer gennem linsen.

Ifølge Rezende Martins, metalenses har længe stået over for det problem, at synsvinklen er ekstremt lille (mindre end 1°). "En måde at løse problemet på er at kombinere metalenses, danner komplekse strukturer, " han sagde.

Baseret på erkendelsen af, at i en konventionel linse øger en stigning i brydningsindekset synsfeltet i forhold til linsens fladhed, forfatterne designet en metalens til at efterligne en helt flad linse med et uendeligt brydningsindeks, som ikke kunne fås med en konventionel linse.

"Vores linse har et vilkårligt synsfelt, som ideelt set kan nå 180° uden billedforvrængning, " sagde Rezende Martins. "Vi har testet dens effektivitet for en vinkel på 110°. Med bredere synsvinkler, lysenergien falder på grund af skyggeeffekten, men dette kan rettes ved efterbehandling."

Kombination af metalenses forhindrer superopløsning, men den opnåede opløsning er tilstrækkelig til alle konventionelle applikationer. Martins testede metalens med et 3-D printet kamera og fik billeder i høj opløsning med et bredt synsfelt. "Indtil videre er det kun lykkedes at fotografere i grønt, men i de kommende måneder vil vi opgradere objektivet, så alle farver er mulige, " han sagde.