Team udvikler en dual metalens, der kan skifte mellem optagetilstande baseret på lysforhold

Et samarbejdende forskerhold har med succes konstrueret en dual metalen, der er i stand til at skifte mellem forskellige billeddannelsestilstande ved hjælp af en enkelt linse. Forskningsresultaterne er blevet omtalt i ACS Nano .

Typisk, under processen med at fotografere et objekt, anvendes to forskellige tilstande:den normale tilstand, som udtrækker grundlæggende information; og kanttilstanden, som udelukkende fokuserer på at skitsere objektet. Disse tilstande kræver traditionelt separate linser, hver med forskellige fokuspunkter. Men som svar på den seneste tendens til miniaturisering og letvægtsdesign i elektroniske enheder, har forskere arbejdet flittigt på at integrere begge tilstande i en enkelt linse.

I denne undersøgelse tacklede holdet problemet ved hjælp af metalenses, der dynamisk kan ændre deres fokuspunkt gennem elektriske midler. Disse metalenses, uden bekymring for lysets egenskaber, er konstrueret af kunstige strukturer i nanoskala. Ved at finjustere parametre som størrelse, form og rotationsorientering af disse strukturer har teamet med succes udviklet en dual-mode billeddannende metalen, der er i stand til at skifte mellem normal og kanttilstand baseret på retningen af ​​lyspolarisationsrotation.

Denne linse kan hurtigt ændre sit fokus ved at justere spændingen, der påføres det flydende krystal (LC) lag, hvilket muliggør hurtig skift af tilstand på blot millisekunder (et millisekund er en tusindedel af et sekund), hvilket matcher hastigheden af ​​flydende krystalskift.

I denne forskning brugte holdet hydrogeneret amorft silicium som nanostrukturen, kendt for minimale tab i området med synligt lys, hvilket resulterer i en bemærkelsesværdig linseeffektivitet på henholdsvis 32,3 %, 31,7 % og 20,4 % for røde, grønne og blå bølgelængder. Ved at integrere to forskellige tilstande i en enkelt linse opnåede holdet erhvervelsen af ​​billeder i høj opløsning.

Arbejdet blev ledet af professor Junsuk Rho fra Institut for Maskinteknik og Institut for Kemiteknik, Trevon Badloe fra Graduate School of Artificial Intelligence og Yeseul Kim og Joohoo Kim, Ph.D. kandidater fra Department of Mechanical Engineering ved Pohang University of Science and Technology (POSTECH), og professor Inki Kim fra Institute of Quantum Biophysics ved Sungkyunkwan University

Professor Junsuk Rho forklarede:"Vi kan nu hurtigt tage billeder i høj opløsning i applikationer som bio-imaging, omfattende cellulære reaktioner og lægemiddelscreening." Desuden udtrykte han optimisme ved at sige:"Jeg håber, at denne innovation vil finde anvendelse på tværs af forskellige domæner, herunder smartphones, virtual reality (VR) og augmented reality (AR) enheder og faste LiDAR-systemer."

Flere oplysninger: Trevon Badloe et al., Bright-Field and Edge-Enhanced Imaging Using an Electrically Tunable Dual-Mode Metalens, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c02471

Journaloplysninger: ACS Nano

Leveret af Pohang University of Science and Technology