Revolution inden for optik: Nye metaoverflader erstatter konventionelle linser!

Revolution inden for optik: Nye metaoverflader erstatter konventionelle linser!

Forskere fra Karlsruhe Institute of Technology (KIT) præsenterede en banebrydende optisk komponent på Hannover Messe 2025, der kunne revolutionere styringen af ​​lys. Det nye system overvinder begrænsningerne ved traditionelle buede linser, som ofte er omfangsrige og tilbyder begrænset kontrol over lysbølger. Denne innovation kombinerer effektivitet med et slankt design, hvilket gør det til et lovende element til adskillige applikationer.

I modsætning til traditionelle linser, som har en makroskopisk geometri, består de nyudviklede metaoverflader af små strukturerede elementer kendt som metaatomer, der påvirker lyset på subbølgelængdeskalaer. Ifølge forskerne muliggør disse metaoverflader præcis kontrol over lysets fase, amplitude og polarisering. En enkelt metasurface kan erstatte flere optiske komponenter og derved reducere den samlede størrelse af et optisk system.

Forskellige applikationer

Et enestående eksempel på fremskridt på dette område er den optiske diffraktionsmetagrering udviklet på KIT, som har fire gange højere effektivitet sammenlignet med konventionelle diffraktionsgitre. Sådanne gitre er afgørende for anvendelser inden for spektroskopi, telekommunikation og lasersystemer. Forbedret kontrol over lys under udfordrende forhold kan åbne nye muligheder for forskning og industrielle anvendelser.

Forskergruppen har allerede identificeret adskillige potentielle applikationer, herunder kameraer, sensorer, augmented reality-skærme, medicinsk billeddannelse og robotteknologi og autonom kørsel. Disse teknologier lover ikke kun en forbedring af ydeevnen, men også en betydelig reduktion i systemstørrelsen og en forøgelse af effektiviteten.

Fremskridt i storskalaproduktion

Metaoverfladerne er fremstillet ved hjælp af avanceret litografi og ætsningsteknologier fra halvlederindustrien, hvilket muliggør skalerbar produktion af disse innovative komponenter. Dr. Falk Eilenberger, der leder afdelingen for mikro- og nanostruktureret optik ved Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOF, understreger, at det er nødvendigt at tænke ud over traditionelle linser og spejle. Metaoverflader koncentrerer deres optiske funktion på en overflade gennem nanostrukturer.

Interessant nok har forskere ved Fraunhofer IOF udviklet en metasurface med en diameter på 30 centimeter, der er velegnet til industrielle anvendelser. Eilenberger understreger, at selvom de ikke er opfinderne af metasurfaces, er de de første, der med succes demonstrerer denne teknologi i så stor skala.

Disse udviklinger demonstrerer tydeligt metaoverfladers potentiale til at forme fremtiden for optik og fundamentalt ændre den måde, vi bruger lys på. Yderligere information kan findes på SÆT såvel som på Fraunhofer IOF.