Revoluție în optică: noile metasuprafețe înlocuiesc lentilele convenționale!

Revoluție în optică: noile metasuprafețe înlocuiesc lentilele convenționale!

Cercetătorii de la Institutul de Tehnologie Karlsruhe (KIT) au prezentat la Hannover Messe 2025 o componentă optică revoluționară care ar putea revoluționa controlul luminii. Noul sistem depășește limitările lentilelor curbate tradiționale, care sunt adesea voluminoase și oferă un control limitat asupra undelor luminoase. Această inovație combină eficiența cu un design subțire, făcându-l un element promițător pentru numeroase aplicații.

Spre deosebire de lentilele tradiționale, care au o geometrie macroscopică, noile metasuprafețe dezvoltate sunt alcătuite din elemente structurate minuscule cunoscute sub numele de metaatomi care influențează lumina pe scalele sublungimii de undă. Potrivit cercetătorilor, aceste metasuprafețe permit controlul precis asupra fazei, amplitudinii și polarizării luminii. O singură metasuprafață poate înlocui mai multe componente optice și, prin urmare, poate reduce dimensiunea totală a unui sistem optic.

Aplicații diverse

Un exemplu remarcabil de progres în acest domeniu este metagratarea de difracție optică dezvoltată la KIT, care are o eficiență de patru ori mai mare în comparație cu rețelele de difracție convenționale. Astfel de rețele sunt cruciale pentru aplicații în spectroscopie, telecomunicații și sisteme laser. Un control îmbunătățit asupra luminii în condiții dificile ar putea deschide noi oportunități pentru cercetare și aplicații industriale.

Grupul de cercetare a identificat deja numeroase aplicații potențiale, inclusiv camere, senzori, afișaje cu realitate augmentată, imagistica medicală și robotică și conducere autonomă. Aceste tehnologii promit nu numai o îmbunătățire a performanței, ci și o reducere semnificativă a dimensiunii sistemului și o creștere a eficienței.

Progrese în producția pe scară largă

Metasuprafețele sunt fabricate folosind tehnologii avansate de litografie și gravare din industria semiconductoarelor, ceea ce permite producția scalabilă a acestor componente inovatoare. Dr. Falk Eilenberger, care conduce departamentul de optică micro și nanostructurată de la Institutul Fraunhofer pentru Optică Aplicată și Inginerie de Precizie IOF, subliniază că este necesar să se gândească dincolo de lentilele și oglinzile tradiționale. Metasuprafețele își concentrează funcția optică pe o suprafață prin nanostructuri.

Interesant este că cercetătorii de la Fraunhofer IOF au dezvoltat o metasuprafață cu un diametru de 30 de centimetri care este potrivită pentru aplicații industriale. Eilenberger subliniază că, deși nu sunt inventatorii metasuprafețelor, ei sunt primii care au demonstrat cu succes această tehnologie la o scară atât de mare.

Aceste evoluții demonstrează în mod clar potențialul metasuprafețelor de a modela viitorul opticii și de a schimba fundamental modul în care folosim lumina. Mai multe informații pot fi găsite la KIT cât şi pe Fraunhofer IOF.