Revolutie in optica: nieuwe metasurfaces vervangen conventionele lenzen!

Revolutie in optica: nieuwe metasurfaces vervangen conventionele lenzen!

Onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) presenteerden op de Hannover Messe 2025 een baanbrekende optische component die een revolutie teweeg zou kunnen brengen in de controle van licht. Het nieuwe systeem overwint de beperkingen van traditionele gebogen lenzen, die vaak omvangrijk zijn en beperkte controle over lichtgolven bieden. Deze innovatie combineert efficiëntie met een slank ontwerp, waardoor het een veelbelovend element is voor tal van toepassingen.

In tegenstelling tot traditionele lenzen, die een macroscopische geometrie hebben, bestaan ​​de nieuw ontwikkelde metasurfaces uit kleine gestructureerde elementen die bekend staan ​​als metaatatomen en die licht beïnvloeden op subgolflengteschalen. Volgens de onderzoekers maken deze metasurfaces nauwkeurige controle over de fase, amplitude en polarisatie van licht mogelijk. Eén enkel metasurface kan verschillende optische componenten vervangen en daardoor de totale omvang van een optisch systeem verkleinen.

Diverse toepassingen

Een uitstekend voorbeeld van vooruitgang op dit gebied is de optische diffractiemetagrafie die bij het KIT is ontwikkeld en die een vier keer hogere efficiëntie heeft vergeleken met conventionele diffractieroosters. Dergelijke roosters zijn cruciaal voor toepassingen in spectroscopie, telecommunicatie en lasersystemen. Een betere controle over licht onder uitdagende omstandigheden zou nieuwe mogelijkheden kunnen bieden voor onderzoek en industriële toepassingen.

De onderzoeksgroep heeft al talloze potentiële toepassingen geïdentificeerd, waaronder camera's, sensoren, augmented reality-displays, medische beeldvorming, robotica en autonoom rijden. Deze technologieën beloven niet alleen een verbetering van de prestaties, maar ook een aanzienlijke vermindering van de systeemgrootte en een verhoging van de efficiëntie.

Vooruitgang in grootschalige productie

De metasurfaces worden vervaardigd met behulp van geavanceerde lithografie- en etstechnologieën uit de halfgeleiderindustrie, wat de schaalbare productie van deze innovatieve componenten mogelijk maakt. Dr. Falk Eilenberger, hoofd van de afdeling voor micro- en nanogestructureerde optica aan het Fraunhofer Instituut voor Toegepaste Optica en Precision Engineering IOF, benadrukt dat het noodzakelijk is om verder te denken dan traditionele lenzen en spiegels. Metasurfaces concentreren hun optische functie op een oppervlak via nanostructuren.

Interessant genoeg hebben onderzoekers van Fraunhofer IOF een metasurface ontwikkeld met een diameter van 30 centimeter dat geschikt is voor industriële toepassingen. Eilenberger benadrukt dat zij weliswaar niet de uitvinders van metasurfaces zijn, maar wel de eersten zijn die deze technologie met succes op zo’n grote schaal hebben gedemonstreerd.

Deze ontwikkelingen tonen duidelijk het potentieel aan van metasurfaces om de toekomst van de optica vorm te geven en de manier waarop we licht gebruiken fundamenteel te veranderen. Meer informatie vindt u op KIT evenals op Fraunhofer IOF.