Egyszerű gyártás, skálázhatóság
Az új eljárás réteges metamateriál-lencséket használ: minden egyes réteg külön-külön elkészíthető, majd összeállítható egységgé, ami nagyban leegyszerűsíti a gyártást. Mindez kompatibilis a már jól bevált félvezető-nanogyártási technológiákkal, így a tömegtermelés is elérhető. A lencsék nem érzékenyek a fény polarizációjára, azaz bárhonnan érkező fényt ugyanolyan jól kezelnek.
Hogyan működik?
A csapat az első próbálkozáskor még egyetlen réteggel akarta elérni a több hullámhossz fókuszálását, de fizikai korlátok miatt ez nem volt megvalósítható nagy átmérő és széles hullámhossz-tartomány mellett. Ezért áttértek a többrétegű megközelítésre, ahol minden réteg részt vesz a fény irányításában. Az optimalizálást egy olyan MI-algoritmusra bízták, amely elektromos és mágneses rezonanciákat alakít ki a létrehozott nanoszerkezetekben. Az így kialakuló formák – például lekerekített négyzetek, lóherék, propellerek – lehetővé teszik, hogy bármilyen fókuszálási mintát elő lehessen állítani.
Mit tudnak ezek a lencsék?
A kész apró fémes lencsék (tiny metalens) 300 nm magasak és 1000 nm szélesek, vagyis többszázszor vékonyabbak egy hajszálnál. Ezek képesek teljesen tetszőlegesen kialakított fókuszpontokat létrehozni, például színeket különböző helyekre irányítani egy képérzékelőn. A rendszer jelenleg legfeljebb öt különböző hullámhosszt képes egyszerre fókuszálni – a fizikából adódóan nagyobb hullámhossz esetén nagyobb rezonáns struktúra kell, kisebbnél azonban már diffrakció léphet fel.
Kicsi, könnyű, fényéhes kamerák jönnek
Az ilyen fémes lencsék (metalens) tökéletesek lehetnek drónokba vagy műholdakba épített kamerákhoz, hiszen méretük és tömegük szinte eltörpül a hagyományos lencsék mellett, miközben több fényt képesek összegyűjteni. Az eszközök előállítása egyszerű, költséghatékony és nagy volumenben megvalósítható – ennek köszönhetően a jövő hordozható képalkotó rendszerei teljesen új szintre léphetnek.
