Revoluce v optice: Nové metapovrchy nahrazují konvenční čočky!

Revoluce v optice: Nové metapovrchy nahrazují konvenční čočky!

Vědci z Karlsruhe Institute of Technology (KIT) představili na veletrhu Hannover Messe 2025 převratnou optickou komponentu, která by mohla způsobit revoluci v ovládání světla. Nový systém překonává omezení tradičních zakřivených čoček, které jsou často objemné a nabízejí omezenou kontrolu nad světelnými vlnami. Tato inovace kombinuje efektivitu s tenkým designem, což z ní činí slibný prvek pro četné aplikace.

Na rozdíl od tradičních čoček, které mají makroskopickou geometrii, jsou nově vyvinuté metapovrchy tvořeny drobnými strukturovanými prvky známými jako metaatomy, které ovlivňují světlo na stupnici podvlnových délek. Podle výzkumníků tyto metapovrchy umožňují přesnou kontrolu nad fází, amplitudou a polarizací světla. Jediný metapovrch může nahradit několik optických komponent a tím snížit celkovou velikost optického systému.

Různé aplikace

Vynikajícím příkladem pokroku v této oblasti je optická difrakční metamřížka vyvinutá v KIT, která má čtyřikrát vyšší účinnost ve srovnání s konvenčními difrakčními mřížkami. Takové mřížky jsou klíčové pro aplikace ve spektroskopii, telekomunikacích a laserových systémech. Zlepšená kontrola světla v náročných podmínkách by mohla otevřít nové příležitosti pro výzkum a průmyslové aplikace.

Výzkumná skupina již identifikovala řadu potenciálních aplikací, včetně kamer, senzorů, displejů rozšířené reality, lékařského zobrazování a robotiky a autonomního řízení. Tyto technologie slibují nejen zlepšení výkonu, ale také výrazné zmenšení velikosti systému a zvýšení efektivity.

Pokroky ve velkovýrobě

Metapovrchy jsou vyráběny pomocí pokročilých technologií litografie a leptání z polovodičového průmyslu, což umožňuje škálovatelnou výrobu těchto inovativních komponent. Dr. Falk Eilenberger, který vede oddělení pro mikro- a nanostrukturní optiku ve Fraunhoferově institutu pro aplikovanou optiku a přesné inženýrství IOF, zdůrazňuje, že je nutné myslet za hranice tradičních čoček a zrcadel. Metapovrchy koncentrují svou optickou funkci na povrch prostřednictvím nanostruktur.

Zajímavé je, že výzkumníci z Fraunhofer IOF vyvinuli metapovrch o průměru 30 centimetrů, který je vhodný pro průmyslové aplikace. Eilenberger zdůrazňuje, že ačkoliv nejsou vynálezci metapovrchů, jsou první, kdo tuto technologii úspěšně demonstruje v tak velkém měřítku.

Tento vývoj jasně ukazuje potenciál metapovrchů utvářet budoucnost optiky a zásadně změnit způsob, jakým využíváme světlo. Další informace naleznete na KIT stejně jako na Fraunhofer IOF.