| spectrum.ieee.org

Метаповерхнева оптика дозволить поліпшити якість камер смартфонів і створити прості 3D-дисплеї

Метаповерхнева оптика


Інженери з Каліфорнійського технологічного інституту створили оптичний метаматеріал, поверхня якого вкрита крихітними кремнієвими стовпчиками, які діють, як свого роду хвилеводи для світла. Форма, геометричні розміри і орієнтація в просторі стовпчиків дозволяють управляти фазою хвиль світла, що проходить через поверхню, що дає можливість управління поляризацією, фокусувати світло особливим чином і проводити з ним інші більш складні дії. А це все, у свою чергу, можна використовувати для створення рідкокристалічних дисплеїв та камер нового покоління.

"Метаповерхні - це об’єкти зі структурованою поверхнею, настільки тонкі, що їх умовно можна вважати двомірної-плоскими. Їх структура визначає досить незвичайні і унікальні оптичні властивості цих матеріалів, на базі яких ми намагаємося створити платформу нового типу для різних оптичних пристроїв" - розповідає Амір Арбебі (Amir Arbabi), вчений з лабораторії Квантової оптики Каліфорнійського технологічного інституту.

Кремнієві стовпчики, для того, щоб працювати належним чином, повинні бути дещо коротші, ніж довжина хвилі світла, з яким вони працюють. У разі створеної вченими метаповерхні, висота цих стовпчиків становить 715 нанометрів, а довжина хвилі інфрачервоного світла, на який впливають ці стовпчики, становить 915 нанометрів. "Однак, ми досить просто можемо зробити елементи структури метаповерхні коротше і змусити її працювати в діапазоні видимого світла" - розповідає Амір Арбебі. Стовпчики мають діаметри від 65 до 455 нанометрів, а їх форма трохи спотворена в сторону еліптичної форми. Еліптична складова форми всіх стовпчиків орієнтована не в одну сторону, це, разом з різною товщиною стовпчиків, визначає яким способом кожен з них поляризує і фокусує проходження через нього світла.

Багато з ефектів, що забезпечує метаповерхня, можуть бути отримані за допомогою традиційних оптичних елементів і пристроїв, правда це зажадає вибудовування в лінію деякого числа базових оптичних компонентів, таких, як лінзи, призми й інше. Використання метаповерхні дозволяє зробити все теж саме з меншою кількістю елементів, забезпечуючи, при цьому, більш високу якість. Це, у свою чергу, дозволить створити більш компактні, більш високоякісні об’єктиви для камер мобільних телефонів, системи управління променями промислових лазерів, комунікаційні лазерні системи, тривимірні дисплеї, зображення на яких можна бачити під різними кутами, і багато іншого.

Найцікавішим є те, що такі метаповерхні можуть бути виготовлені за допомогою технології літографії, використовувані при виробництві напівпровідникових чіпів, не вимагаючи виробництва окремих компонентів. Але це ще не означає, що вже завтра на ринку з’являться пристрої з оптичними елементами на базі метаповерхнею. Для цього вченим потрібно більш глибоко вивчити властивості метаповерхні і забезпечити повторюваність результатів в умовах масового виробництва. "Ми дали людям одну з універсальних структур" - розповідає Амір Арбебі, - "І будь-який фахівець, взявши її за основу, може спроектувати будь-який оптичний компонент, що володіє необхідним набором оптичних властивостей.
Рекомендувати цей матеріал
X




забув пароль

реєстрація

X

X

надіслати мені новий пароль