Революция в оптиката: Новите метаповърхности заменят конвенционалните лещи!

Революция в оптиката: Новите метаповърхности заменят конвенционалните лещи!

Изследователи от Технологичния институт в Карлсруе (KIT) представиха новаторски оптичен компонент на Hannover Messe 2025, който може да революционизира контрола на светлината. Новата система преодолява ограниченията на традиционните извити лещи, които често са обемисти и предлагат ограничен контрол върху светлинните вълни. Тази иновация съчетава ефективност с тънък дизайн, което го прави обещаващ елемент за множество приложения.

За разлика от традиционните лещи, които имат макроскопична геометрия, новоразработените метаповърхности са съставени от малки структурирани елементи, известни като метаатоми, които влияят на светлината върху скали с дължина на вълната. Според изследователите тези метаповърхности позволяват прецизен контрол върху фазата, амплитудата и поляризацията на светлината. Една метаповърхност може да замени няколко оптични компонента и по този начин да намали общия размер на оптичната система.

Разнообразни приложения

Изключителен пример за напредък в тази област е оптичната дифракционна метарешетка, разработена в KIT, която има четири пъти по-висока ефективност в сравнение с конвенционалните дифракционни решетки. Такива решетки са от решаващо значение за приложения в спектроскопията, телекомуникациите и лазерните системи. Подобреният контрол върху светлината при предизвикателни условия може да отвори нови възможности за научни изследвания и индустриални приложения.

Изследователската група вече е идентифицирала множество потенциални приложения, включително камери, сензори, дисплеи с добавена реалност, медицински изображения и роботика и автономно шофиране. Тези технологии обещават не само подобряване на производителността, но и значително намаляване на размера на системата и повишаване на ефективността.

Напредък в едромащабното производство

Метаповърхностите се произвеждат с помощта на усъвършенствани технологии за литография и ецване от полупроводниковата индустрия, което позволява мащабируемото производство на тези иновативни компоненти. Д-р Фалк Айленбергер, който ръководи отдела за микро- и наноструктурирана оптика в Института за приложна оптика и прецизно инженерство Фраунхофер IOF, подчертава, че е необходимо да се мисли отвъд традиционните лещи и огледала. Метаповърхностите концентрират своята оптична функция върху повърхност чрез наноструктури.

Интересното е, че изследователи от Fraunhofer IOF са разработили метаповърхност с диаметър 30 ​​сантиметра, която е подходяща за индустриални приложения. Eilenberger подчертава, че въпреки че не са изобретателите на метаповърхностите, те са първите, които успешно демонстрират тази технология в такъв голям мащаб.

Тези разработки ясно демонстрират потенциала на метаповърхностите да оформят бъдещето на оптиката и фундаментално да променят начина, по който използваме светлината. Допълнителна информация можете да намерите на КОМПЛЕКТ както и на Фраунхофер IOF.