Revolūcija optikas jomā: jaunas metavirsmas aizstāj parastās lēcas!

Revolūcija optikas jomā: jaunas metavirsmas aizstāj parastās lēcas!

Pētnieki no Karlsrūes Tehnoloģiju institūta (KIT) Hannover Messe 2025 prezentēja revolucionāru optisko komponentu, kas varētu mainīt gaismas kontroli. Jaunā sistēma pārvar tradicionālo izliekto lēcu ierobežojumus, kas bieži ir apjomīgi un piedāvā ierobežotu kontroli pār gaismas viļņiem. Šī inovācija apvieno efektivitāti ar plānu dizainu, padarot to par daudzsološu elementu daudziem lietojumiem.

Atšķirībā no tradicionālajām lēcām, kurām ir makroskopiska ģeometrija, jaunizveidotās metavirsmas sastāv no sīkiem strukturētiem elementiem, kas pazīstami kā metaatomi, kas ietekmē gaismu uz apakšviļņu garuma skalām. Pēc pētnieku domām, šīs metavirsmas ļauj precīzi kontrolēt gaismas fāzi, amplitūdu un polarizāciju. Viena metavirsma var aizstāt vairākus optiskos komponentus un tādējādi samazināt optiskās sistēmas kopējo izmēru.

Dažādi pielietojumi

Izcils progresa piemērs šajā jomā ir KIT izstrādātā optiskās difrakcijas metagrācija, kurai ir četras reizes augstāka efektivitāte salīdzinājumā ar parastajiem difrakcijas režģiem. Šādi režģi ir ļoti svarīgi lietojumiem spektroskopijā, telekomunikācijās un lāzersistēmās. Uzlabota gaismas kontrole sarežģītos apstākļos varētu pavērt jaunas iespējas pētniecībai un rūpnieciskiem lietojumiem.

Pētniecības grupa jau ir identificējusi daudzas iespējamās lietojumprogrammas, tostarp kameras, sensorus, paplašinātās realitātes displejus, medicīnisko attēlveidošanu un robotiku un autonomo braukšanu. Šīs tehnoloģijas sola ne tikai uzlabot veiktspēju, bet arī ievērojami samazināt sistēmas izmērus un palielināt efektivitāti.

Liela mēroga ražošanas attīstība

Metasvirsmas tiek ražotas, izmantojot uzlabotas litogrāfijas un kodināšanas tehnoloģijas no pusvadītāju nozares, kas nodrošina šo novatorisko komponentu mērogojamu ražošanu. Dr. Falks Eilenbergers, kurš vada Fraunhofera Lietišķās optikas un precīzās inženierijas institūta IOF mikro- un nanostrukturētās optikas nodaļu, uzsver, ka ir jādomā tālāk par tradicionālajām lēcām un spoguļiem. Metavirsmas koncentrē savu optisko funkciju uz virsmas, izmantojot nanostruktūras.

Interesanti, ka Fraunhofer IOF pētnieki ir izstrādājuši metavirsmu ar 30 centimetru diametru, kas ir piemērota rūpnieciskiem lietojumiem. Eilenbergers uzsver, ka, lai gan viņi nav metavirsmu izgudrotāji, viņi ir pirmie, kas veiksmīgi demonstrē šo tehnoloģiju tik plašā mērogā.

Šie notikumi skaidri parāda metavirsmu potenciālu, lai veidotu optikas nākotni un būtiski mainītu veidu, kā mēs izmantojam gaismu. Papildu informāciju var atrast KOMPLEKTS kā arī tālāk Fraunhofers IOF.