Forradalom az optikában: Új metafelületek váltják fel a hagyományos lencséket!

Forradalom az optikában: Új metafelületek váltják fel a hagyományos lencséket!

A Karlsruhei Technológiai Intézet (KIT) kutatói a Hannover Messe 2025 kiállításon bemutattak egy úttörő optikai alkatrészt, amely forradalmasíthatja a fényszabályozást. Az új rendszer felülmúlja a hagyományos hajlított lencsék korlátait, amelyek gyakran terjedelmesek és korlátozott mértékben szabályozzák a fényhullámokat. Ez az innováció a hatékonyságot a vékony kialakítással ötvözi, így számos alkalmazásban ígéretes elem.

A hagyományos lencséktől eltérően, amelyeknek makroszkopikus geometriája van, az újonnan kifejlesztett metafelületek apró strukturált elemekből állnak, amelyeket metaatomoknak neveznek, és amelyek befolyásolják a fényt a szubhullámhossz-skálákon. A kutatók szerint ezek a metafelületek lehetővé teszik a fény fázisának, amplitúdójának és polarizációjának pontos szabályozását. Egyetlen metafelület több optikai alkatrészt helyettesíthet, és ezáltal csökkentheti az optikai rendszer teljes méretét.

Változatos alkalmazások

Ezen a területen az előrelépés kiemelkedő példája a KIT-ben kifejlesztett optikai diffrakciós metarálás, amely a hagyományos diffrakciós rácsokhoz képest négyszer nagyobb hatásfokú. Az ilyen rácsok kulcsfontosságúak a spektroszkópiában, a távközlésben és a lézerrendszerekben. A kihívást jelentő körülmények között a fény jobb szabályozása új lehetőségeket nyithat meg a kutatási és ipari alkalmazások számára.

A kutatócsoport már számos lehetséges alkalmazást azonosított, köztük kamerákat, érzékelőket, kiterjesztett valóság kijelzőket, orvosi képalkotást, valamint robotikát és autonóm vezetést. Ezek a technológiák nemcsak a teljesítmény javulását ígérik, hanem a rendszer méretének jelentős csökkentését és a hatékonyság növekedését is.

Előrelépés a nagyüzemi termelésben

A metafelületek a félvezetőipar fejlett litográfiai és maratási technológiáival készülnek, amely lehetővé teszi ezen innovatív alkatrészek méretezhető gyártását. Dr. Falk Eilenberger, aki a Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOF mikro- és nanostrukturált optikával foglalkozó részlegét vezeti, hangsúlyozza, hogy a hagyományos lencséken és tükrökön túl kell gondolkodni. A metafelületek optikai funkciójukat egy felületre koncentrálják nanostruktúrákon keresztül.

Érdekes módon a Fraunhofer IOF kutatói egy 30 centiméter átmérőjű metafelületet fejlesztettek ki, amely ipari alkalmazásokra is alkalmas. Eilenberger hangsúlyozza, hogy bár nem ők a metafelületek feltalálói, ők az elsők, akik sikeresen demonstrálták ezt a technológiát ilyen nagy léptékben.

Ezek a fejlesztések egyértelműen demonstrálják a metafelületek potenciálját az optika jövőjének alakításában, és alapvetően megváltoztatják a fényfelhasználás módját. További információk a címen találhatók KÉSZLET valamint tovább Fraunhofer IOF.