ثورة في مجال البصريات: أسطح خارقة جديدة تحل محل العدسات التقليدية!

ثورة في مجال البصريات: أسطح خارقة جديدة تحل محل العدسات التقليدية!

قدم باحثون من معهد كارلسروه للتكنولوجيا (KIT) مكونًا بصريًا رائدًا في معرض هانوفر ميسي 2025 والذي يمكن أن يحدث ثورة في التحكم في الضوء. يتغلب النظام الجديد على القيود المفروضة على العدسات المنحنية التقليدية، والتي غالبًا ما تكون ضخمة الحجم وتوفر تحكمًا محدودًا في موجات الضوء. يجمع هذا الابتكار بين الكفاءة والتصميم النحيف، مما يجعله عنصرًا واعدًا للعديد من التطبيقات.

على عكس العدسات التقليدية، التي لها هندسة مجهرية، تتكون الأسطح الخارقة المطورة حديثًا من عناصر منظمة صغيرة تُعرف باسم الذرات الفوقية التي تؤثر على الضوء على مقاييس الطول الموجي الفرعي. ووفقاً للباحثين، تتيح هذه الأسطح الخارقة التحكم الدقيق في طور الضوء واتساعه واستقطابه. يمكن لسطح سطحي واحد أن يحل محل العديد من المكونات الضوئية وبالتالي تقليل الحجم الإجمالي للنظام البصري.

تطبيقات متنوعة

ومن الأمثلة البارزة على التقدم في هذا المجال هو حواجز الحيود الضوئية التي تم تطويرها في KIT، والتي تتمتع بكفاءة أعلى بأربع مرات مقارنة بشبكات الحيود التقليدية. تعتبر هذه الشبكات ضرورية للتطبيقات في أنظمة التحليل الطيفي والاتصالات والليزر. إن تحسين التحكم في الضوء في ظل ظروف صعبة يمكن أن يفتح فرصًا جديدة للبحث والتطبيقات الصناعية.

وقد حددت مجموعة البحث بالفعل العديد من التطبيقات المحتملة، بما في ذلك الكاميرات وأجهزة الاستشعار وشاشات الواقع المعزز والتصوير الطبي والروبوتات والقيادة الذاتية. لا تعد هذه التقنيات بتحسين الأداء فحسب، بل تعد أيضًا بتخفيض كبير في حجم النظام وزيادة في الكفاءة.

التقدم في الإنتاج على نطاق واسع

يتم تصنيع الأسطح المعدنية باستخدام تقنيات الطباعة الحجرية والحفر المتقدمة من صناعة أشباه الموصلات، مما يتيح إنتاجًا قابلاً للتطوير لهذه المكونات المبتكرة. يؤكد الدكتور فالك إيلينبرغر، الذي يرأس قسم البصريات الدقيقة والنانوية في معهد فراونهوفر للبصريات التطبيقية والهندسة الدقيقة IOF، على أنه من الضروري التفكير فيما هو أبعد من العدسات والمرايا التقليدية. تركز الأسطح المعدنية وظيفتها البصرية على السطح من خلال الهياكل النانوية.

ومن المثير للاهتمام أن الباحثين في Fraunhofer IOF طوروا سطحًا معدنيًا يبلغ قطره 30 سم مناسبًا للتطبيقات الصناعية. ويؤكد إيلينبرجر أنه على الرغم من أنهم ليسوا مخترعي الأسطح الخارقة، إلا أنهم أول من أثبتوا هذه التكنولوجيا بنجاح على هذا النطاق الواسع.

توضح هذه التطورات بوضوح قدرة الأسطح المعدنية على تشكيل مستقبل البصريات وتغيير الطريقة التي نستخدم بها الضوء بشكل أساسي. يمكن العثور على مزيد من المعلومات في عدة وكذلك على فراونهوفر آي أو إف.