Metalens udvider sin rækkevidde fra lys til lyd

Forskere ved Pohang University of Science and Technology (POSTECH) har opnået et gennembrud med at overgå begrænsningerne for traditionelle akustiske metalenses. De har med succes udviklet de første brede-høre-metaler. Deres forskning er blevet offentliggjort i Nature Communications .

Lydbølger, der stammer fra vibrationer i medier som gasser og væsker, er allestedsnærværende i vores daglige oplevelser. Især anvendes højfrekvente ultralydsbølger, umærkelige for det menneskelige øre, i medicinske ultralydsundersøgelser til diagnosticering af væv eller organer i kroppen. Som følge heraf tjener lydbølger som en vital energikilde ikke kun inden for medicin, men også inden for telekommunikation, energihøst, billeddannelse og forskellige andre domæner. Akustiske linser er grundlæggende i alle disse applikationer, da de er medvirkende til præcis fokusering af lydbølger.

En metalens, der består af kunstige strukturer, der normalt er mindre end bølgelængden af ​​bølgerne, muliggør ubegrænset manipulation af bølger, samtidig med at linsens tykkelse reduceres betydeligt. Denne forskning udvider konceptet med et bredt synsfelt, som i øjeblikket trender i næste generations AR- og VR-enheder og -skærme, til akustikkens område, hvilket åbner muligheder for nye anvendelser af bredt hørefeltsteknologi.

Bredt hørefelt måler bredden af ​​vinkler, gennem hvilke en linse kan vise et lydbillede. Traditionelle akustiske metalenheder lider af uønsket lydforvrængning (aberration), når bølger nærmer sig i ikke-vinkelrette vinkler.

Holdet udtænkte en metode til omhyggeligt at kontrollere metalens fase, hvilket sikrer præcis fokusering af lydbølger uanset deres indfaldsvinkel. Dette markerer den første succesfulde præstation og demonstration af et bredt hørefelt ved hjælp af ultratynde metalenses, der opnår op til 140 graders hørefelt uden lydforvrængning.

Professor Junsuk Rho fra POSTECH's Institut for Mekanik udtalte:"Ved først at demonstrere betydningen og nødvendigheden af ​​hørefelt har vi etableret et nyt paradigme inden for akustiske metalenses. Vi vil fortsætte vores arbejde med at udforske dets anvendelser yderligere. i akustisk billeddannelse og højfølsom sensing sammen med udforskninger i energihøst og ubådsovervågning i undervandsmiljøer."

Flere oplysninger: Dongwoo Lee et al., Bredt hørefelts metalen til aberrationsfri lydoptagelse, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47050-9

Journaloplysninger: Nature Communications

Leveret af Pohang University of Science and Technology