Revolúcia v optike: Nové metapovrchy nahrádzajú konvenčné šošovky!

Revolúcia v optike: Nové metapovrchy nahrádzajú konvenčné šošovky!

Výskumníci z Karlsruhe Institute of Technology (KIT) predstavili na veľtrhu Hannover Messe 2025 prelomový optický komponent, ktorý by mohol priniesť revolúciu v ovládaní svetla. Nový systém prekonáva obmedzenia tradičných zakrivených šošoviek, ktoré sú často objemné a ponúkajú obmedzenú kontrolu nad svetelnými vlnami. Táto inovácia spája efektivitu s tenkým dizajnom, vďaka čomu je sľubným prvkom pre mnohé aplikácie.

Na rozdiel od tradičných šošoviek, ktoré majú makroskopickú geometriu, sú novo vyvinuté metapovrchy tvorené drobnými štruktúrovanými prvkami známymi ako metaatómy, ktoré ovplyvňujú svetlo na stupniciach podvlnových dĺžok. Podľa výskumníkov tieto metapovrchy umožňujú presnú kontrolu nad fázou, amplitúdou a polarizáciou svetla. Jediný metapovrch môže nahradiť niekoľko optických komponentov a tým znížiť celkovú veľkosť optického systému.

Rôzne aplikácie

Výnimočným príkladom pokroku v tejto oblasti je optická difrakčná metamriežka vyvinutá v KIT, ktorá má štyrikrát vyššiu účinnosť v porovnaní s konvenčnými difrakčnými mriežkami. Takéto mriežky sú kľúčové pre aplikácie v spektroskopii, telekomunikáciách a laserových systémoch. Zlepšená kontrola svetla v náročných podmienkach by mohla otvoriť nové príležitosti pre výskum a priemyselné aplikácie.

Výskumná skupina už identifikovala množstvo potenciálnych aplikácií vrátane kamier, senzorov, displejov rozšírenej reality, medicínskeho zobrazovania a robotiky a autonómneho riadenia. Tieto technológie sľubujú nielen zlepšenie výkonu, ale aj výrazné zmenšenie veľkosti systému a zvýšenie efektivity.

Pokroky vo veľkovýrobe

Metapovrchy sú vyrábané pomocou pokročilých technológií litografie a leptania z polovodičového priemyslu, čo umožňuje škálovateľnú výrobu týchto inovatívnych komponentov. Doktor Falk Eilenberger, ktorý vedie oddelenie pre mikro- a nanoštruktúrovanú optiku vo Fraunhoferovom inštitúte pre aplikovanú optiku a presné inžinierstvo IOF, zdôrazňuje, že je potrebné myslieť za hranice tradičných šošoviek a zrkadiel. Metapovrchy sústreďujú svoju optickú funkciu na povrch prostredníctvom nanoštruktúr.

Je zaujímavé, že výskumníci z Fraunhofer IOF vyvinuli metapovrch s priemerom 30 centimetrov, ktorý je vhodný pre priemyselné aplikácie. Eilenberger zdôrazňuje, že hoci nie sú vynálezcami metapovrchov, sú prví, ktorí túto technológiu úspešne demonštrujú v takom veľkom rozsahu.

Tento vývoj jasne demonštruje potenciál metapovrchov formovať budúcnosť optiky a zásadne zmeniť spôsob, akým používame svetlo. Ďalšie informácie nájdete na SÚPRAVA ako aj na Fraunhofer IOF.