Nanostruktūruoti plonasluoksniai pluoštai, galintys užlenkti šviesą dideliais kampais, gali būti didelių gabaritinių stiklo optinių dalių pakaitalas

Anonim

A * STAR tyrėjai sukūrė paviršius, kurie veiksmingai nukreipia šviesos sklidimą. Ramón Paniagua-Domínguez, bendradarbiaudamas su A * STAR duomenų saugojimo instituto ir Nanyang technologijos universiteto kolegomis, išrado kompaktiškus ir lengvus optinius komponentus, kurie gali būti integruojami į nešiojamus optoelektroninius prietaisus.

Tradiciniai stiklo optiniai komponentai keičia šviesos sklaidą per atspindžius ir lūžimą. Jie būna trimačiai: pavyzdžiui, lęšiui reikia išlenkto paviršiaus, kuris sutelkia šviesą į tašką. Tačiau šie didžiuliai elementai prideda svorį, pavyzdžiui, mobiliųjų telefonų fotoaparatams.

Matavimo alternatyva randama metasurfaces, kurias sudaro daugybė struktūrų, kiekviena mažesnė nei šviesos bangos ilgis, sukurtas siekiant keisti kritiškos šviesos charakteristikas. Kadangi optinis spindulys pasiekia šį paviršių, jis išsklaido subwavelength elementus, sudarant išvesties spindulį su pasirinktomis savybėmis. Pavyzdžiui, tai gali būti naudojama norint sulankstyti gaunamą siją į naują kryptį. Vis dėlto didėjančių kampų poveikis, su kuriuo šviesa persiskirstoma į teisingą kryptį, smarkiai sumažėja, todėl sunku išlinkti šviesą labai dideliais kampais.

"Paniagua-Domínguez" ir komanda pasiekia veiksmingą optinį kanalų kiekį bet kokiu norimu kampu, naudodami metasurface, apimančią asimetrinių nanoantenų asortimentą. Kaip ir įprastos antenos, jie keičia sklaidos krypties modelius, sumažinantys arba padidinantį išmatuotą iš skirtingų kampų. "Mūsų naujas požiūris viršija standartinį dizainą, kurio tikslas - naudoti etapų žemėlapius", - aiškina "Paniagua-Domínguez". "Mes numatome, kad šios metasurfaces gali neveikti tradicinės masinės optikos ne tik efektyvumo, bet ir funkcionalumo požiūriu."

Eksperimentuodami ekspertai parodė šią koncepciją, kad jų nanoantenos masyvo konstrukcija pavertė plonu titano dioksido sluoksniu ant stiklo substrato. Vienas iš jų ištirtų konstrukcijų turėjo struktūrą, kuri laisvai panaši į žuvį, ir žiedą aplink vieną viršutinę trikampio dalį. Žuvies matmenys buvo mažesni nei 300 nanometrų, daug mažesni nei bangų šviesos bangos ilgis. Su šiuo naujovišku požiūriu jie sugebėjo sulenkti daugiau kaip 50 procentų gaunamos žalia šviesos spindulių kampu iki 73 laipsnių kampo. Be to, priešingai nei ankstesni metodai, ši struktūra parodė plačiajuosčio ryšio veikimą, veiksmingai lenkdama šviesos spindulius bangos ilgyje žalia ir mėlyna spektro dalimis.

"Remiantis šia koncepcija, dabar mes siekiame plokščio lęšio su itin dideliu skaitmeniniu diafragma", - sako Paniagua-Domínguez. "Tai yra objektyvas, galintis sufokusuoti šviesą į labai mažą vietą arba išspręsti labai mažus objektus ar funkcijas."

menu
menu