En ny (mikro) linse om optik:Forskere udvikler hybride achromater med høj fokuseringseffektivitet
Ved hjælp af 3D-print og porøst silicium har forskere ved University of Illinois Urbana-Champaign udviklet kompakte, synlige bølgelængde-achromater, der er essentielle for miniaturiseret og let optik. Disse højtydende hybride mikrooptik opnår høj fokuseringseffektivitet, samtidig med at volumen og tykkelsen minimeres. Yderligere kan disse mikrolinser konstrueres til arrays for at danne billeder med større areal til akromatiske lysfeltsbilleder og skærme.
Denne undersøgelse blev ledet af materialevidenskab og ingeniørprofessorer Paul Braun og David Cahill, elektro- og computeringeniørprofessor Lynford Goddard og tidligere kandidatstuderende Corey Richards. Resultaterne af denne forskning blev offentliggjort i Nature Communications .
"Vi udviklede en måde at skabe strukturer, der udviser funktionaliteterne af klassisk sammensat optik, men i meget miniaturiseret tynd fra, via ikke-traditionelle fremstillingstilgange," siger Braun.
I mange billedbehandlingsapplikationer er der flere bølgelængder af lys til stede, f.eks. hvidt lys. Hvis en enkelt linse bruges til at fokusere dette lys, fokuserer forskellige bølgelængder på forskellige punkter, hvilket resulterer i et farvesløret billede. For at løse dette problem stables flere linser sammen for at danne en akromatisk linse. "Hvis du bruger en enkelt linse i hvidt lys, har du en betydelig spredning, og derfor fokuseres hver enkelt farve i en anden position. Med en akromatisk linse fokuserer alle farverne dog på det samme punkt," siger Braun.
Udfordringen er dog, at den nødvendige stak af linseelementer, der kræves for at lave en akromatisk linse, er relativt tyk, hvilket kan gøre en klassisk akromatisk linse uegnet til nyere, nedskalerede teknologiske platforme, såsom ultrakompakte, synlige bølgelængdekameraer, bærbare mikroskoper og endda bærbare enheder.
For at danne en meget tyndere linse kombinerede teamet en refraktiv linse med en flad diffraktiv linse. Braun forklarer, at den nederste linse er den diffraktive linse, der fokuserer rødt lys, for eksempel tættere på, og den øverste linse er den refraktive linse, der fokuserer rødt yderligere. De ophæver hinanden og fokuserer på det samme sted.
For at skabe det kompakte hybride akromatiske billeddannelsessystem udviklede forskerne en fremstillingsproces, kaldet Subsurface Controllable Refractive Index via Beam Exposure (SCRIBE), hvor polymere strukturer 3D-printes i et porøst siliciumværtsmedium, der mekanisk understøtter de optiske komponenter. I denne proces fyldes flydende polymer i det porøse silicium, og en ultrahurtig laser bruges til at omdanne den flydende polymer til fast polymer. Med denne metode var de i stand til at integrere de diffraktive og refraktive elementer i linsen uden behov for eksterne understøtninger, samtidig med at de minimerer volumen, øger letheden ved fremstilling og giver højeffektiv akromatisk fokusering.
"Hvis du udskriver linser i luften, og du vil stable to sammen, skal du printe den første linse og derefter bygge en støttestruktur omkring den," forklarer Richards. "Så skal du printe den anden linse inden for den støttestruktur. Men i porøst silicium kan du bare hænge de to linser over hinanden. Integrationen er meget mere sømløs i den forstand."
Ved hjælp af denne tilgang kan billeder med større areal rekonstrueres fra en række hybride akromatiske mikrolinser. Arrayet kan fange lysfeltinformation, hvilket er en betydelig udfordring for konventionelle polymermikrolinser, som generelt ikke er akromatiske, og vil bane vejen for applikationer som lysfeltkameraer og lysfeltsskærme.
Journaloplysninger: Nature Communications
Leveret af University of Illinois Grainger College of Engineering
Varme artikler
-
Hvordan lasere kan hjælpe med overvågning af nuklear ikke -spredningSuperhurtige lasere laver en plasmaplue, der kan bruges til at bestemme materialer og deres kemi. Kredit:Pacific Northwest National Laboratory Bjerge. Forsendelsescontainere. Mars overflade. Der -
Forskere skaber mikroskopiske svømmere styret af et magnetfeltEn en-torso, enarms svømmer lavet af magnetisk forbundne partikler bevæger sig under påvirkning af et excentrisk magnetfelt. Forskere fra Rice University mener, at det repræsenterer den enklest mulige -
Maskinlæring forbedrer lys-stof-interaktioner i dielektriske nanostrukturer(a) Skematisk af et tandem-neuralt netværk, der bruges til det omvendte design af en Fano-resonansmetaoverflade til at forbedre (b) ikke-lineær generering og optomekaniske vibrationer. Kredit:SPIE -
Superledere:Modstand er forgævesForskellige cuprater, der studeres på TU Wien. Kredit:Vienna University of Technology Hvert standard kabel, hver ledning, hver elektronisk enhed har en vis elektrisk modstand. Der er, imidlertid,
- Hvor kommer marsstøv fra
- Ny forvitringsanalyse sporer nøjagtigt den geokemiske flux under Jordens overflade
- Kina brugte små chips på amerikanske computere til at stjæle hemmeligheder:rapport
- Kationtypers effekt på de elektrokrome egenskaber af titaniumdioxid nanokrystaller
- Ny fononlaser kan føre til gennembrud inden for sansning og informationsbehandling
- Samarbejde gør krystalklar undersøgelse af strålingsreaktion