Revolutsioon optikas: uued metapinnad asendavad tavapärased läätsed!

Revolutsioon optikas: uued metapinnad asendavad tavapärased läätsed!

Karlsruhe Tehnoloogiainstituudi (KIT) teadlased esitlesid Hannoveri messil 2025 murrangulist optilist komponenti, mis võib valguse juhtimises revolutsiooni teha. Uus süsteem ületab traditsiooniliste kumerate läätsede piirangud, mis on sageli mahukad ja pakuvad piiratud kontrolli valguslainete üle. See uuendus ühendab tõhususe õhukese disainiga, muutes selle paljutõotavaks elemendiks paljudes rakendustes.

Erinevalt traditsioonilistest läätsedest, millel on makroskoopiline geomeetria, koosnevad äsja välja töötatud metapinnad väikestest struktureeritud elementidest, mida tuntakse metaaatomitena ja mis mõjutavad valgust alamlainepikkuse skaaladel. Teadlaste sõnul võimaldavad need metapinnad täpselt juhtida valguse faasi, amplituudi ja polarisatsiooni. Üks metapind võib asendada mitut optilist komponenti ja seeläbi vähendada optilise süsteemi üldist suurust.

Erinevad rakendused

Silmapaistev näide selle valdkonna edusammudest on KITis välja töötatud optilise difraktsiooni metagraat, millel on tavaliste difraktsioonivõredega võrreldes neli korda suurem efektiivsus. Sellised restid on spektroskoopia, telekommunikatsiooni ja lasersüsteemide rakenduste jaoks üliolulised. Parem kontroll valguse üle keerulistes tingimustes võib avada uusi võimalusi teadusuuringuteks ja tööstuslikeks rakendusteks.

Uurimisrühm on juba tuvastanud arvukalt potentsiaalseid rakendusi, sealhulgas kaamerad, andurid, liitreaalsuse kuvarid, meditsiiniline pildistamine ning robootika ja autonoomne sõit. Need tehnoloogiad ei luba mitte ainult jõudluse paranemist, vaid ka süsteemi suuruse olulist vähenemist ja tõhususe suurenemist.

Edusammud suurtootmises

Metapindade valmistamisel kasutatakse pooljuhttööstuse täiustatud litograafia- ja söövitustehnoloogiaid, mis võimaldab neid uuenduslikke komponente skaleeritult toota. Dr Falk Eilenberger, kes juhib Fraunhoferi rakendusoptika ja täppistehnika instituudi IOF mikro- ja nanostruktureeritud optika osakonda, rõhutab, et traditsioonilistest läätsedest ja peeglitest on vaja mõelda kaugemale. Metapinnad koondavad oma optilise funktsiooni nanostruktuuride kaudu pinnale.

Huvitaval kombel on Fraunhofer IOF-i teadlased välja töötanud 30 sentimeetrise läbimõõduga metapinna, mis sobib tööstuslikeks rakendusteks. Eilenberger rõhutab, et kuigi nemad pole metapindade leiutajad, on nad esimesed, kes seda tehnoloogiat nii suures mastaabis edukalt demonstreerivad.

Need arengud näitavad selgelt metapindade potentsiaali optika tuleviku kujundamisel ja valguse kasutamise põhimõttel muutmisel. Lisateavet leiate aadressilt KOMPLEKT samuti edasi Fraunhofer IOF.