Konveks til konkav:Mere metasurface moiré resulterer i en bred linse

Det mærkelige, bølgemønster, der er resultatet af at se bestemte telefon- eller computerskærme gennem polariserede briller, har fået forskere til at tage et skridt i retning af tyndere, lettere linser. Kaldes moiré, mønsteret er lavet ved at lægge et materiale med uigennemsigtige og gennemskinnelige dele i en vinkel over et andet materiale med lignende kontrast.

Et team af forskere fra Tokyo University of Agriculture and Technology, TUAT, i Japan har vist, at moiré metalenses - bittesmå, mønstrede linser sammensat af kunstige 'meta'-atomer - kan indstille brændvidden over et bredere område end tidligere set. De offentliggjorde deres resultater den 23. november i Optik Express .

"Metalenses har tiltrukket sig stor interesse, fordi de er så tynde og lette, og kunne bruges i ultrakompakte billeddannelsessystemer, ligesom fremtidige smartphones, virtual reality briller, droner eller mikrobots, " sagde papirforfatter Kentaro Iwami, lektor i TUAT Institut for Mekanisk Systemteknik.

Problemet, Iwami sagde, er, at for at holde metalenses kompakt nok til brug i de ønskede applikationer, de har et begrænset fokusområde for tuning. Brændvidde, målt i millimeter, er synsvinklen og forstørrelsesstyrken og er dikteret af linsens form.

En konveks linse, som har en positiv brændvidde, bringer lysstråler til et enkelt punkt, mens en konkav linse, med negativ brændvidde, spreder lysstrålerne. Når de kombineres i varifokale linser, resultatet er en mere komplet, skarpere billede - men det er svært at justere brændvidden fra negativ til positiv i noget så kompakt som en metalens, ifølge Iwami.

"Vi fandt ud af, at tuning med bred brændvidde fra konveks til konkav kan opnås ved roterende moiré metalenses, " sagde Iwami.

Forskerne udviklede metalenses med højkontrast kunstige "meta" atomer sammensat af amorfe silicium ottekantede søjler. Når de lagde den ene metalinse over den anden, skabe moiré-mønsteret, og roterede dem, de kunne bruge infrarødt lys til at indstille linsernes brændvidde.

Dernæst planlægger forskerne at demonstrere tuning med bred brændvidde ved en synlig bølgelængde, og forbedre kvaliteten af ​​objektivet, med det ultimative mål at realisere et ultrakompakt billeddannelsessystem.