|  | 12 сентября 2015 | Нанотехнологии

"Метаповерхностная" оптика позволит улучшить качество камер смартфонов и создать простые 3D-дисплеи

Оптическая метаповерхность


Инженеры из Калифорнийского технологического института создали оптический метаматериал, материал, поверхность которого покрыта крошечными кремниевыми столбиками, которые действуют как своего рода волноводы для света. Форма, геометрические размеры и ориентация в пространстве этих столбиков позволяют управлять фазой волн света, проходящего через поверхность, что дает возможность управления поляризацией, фокусировать свет особым образом и производить с ним другие более сложные действия. А это все, в свою очередь, можно использовать для создания жидкокристаллических дисплеев, камер и трехмерных очков нового поколения.

"Метаповерхности - это объекты со структурированной поверхностью, настолько тонкие, что их условно можно считать двухмерно-плоскими. Их структура определяет весьма необычные и уникальные оптические свойства этих материалов, на базе которых мы пытаемся создать платформу нового типа для разных оптических устройств" - рассказывает Амир Арбэби (Amir Arbabi), ученый из лаборатории Квантовой оптики Калифорнийского технологического института.

Кремниевые столбики, для того, чтобы работать должным образом, должны быть несколько короче, нежели длина волны света, с которым они работают. В случае созданной учеными метаповерхности, высота этих столбиков составляет 715 нанометров, а длина волны инфракрасного света, на который воздействуют эти столбики, составляет 915 нанометров. "Однако, мы достаточно просто можем сделать элементы структуры метаповерхности короче и заставить ее работать в диапазоне видимого света" - рассказывает Амир Арбэби. Столбики имеют диаметры от 65 до 455 нанометров, а их форма немного искажена в сторону эллиптической формы. Эллиптическая составляющая формы всех столбиков ориентирована не в одну сторону, это, вместе с различной толщиной столбиков, определят каким способом каждый из них поляризует и фокусирует проходящий через него свет.

Многие из эффектов, которые обеспечивает метаповерхность, могут быть получены при помощи традиционных оптических элементов и устройств, правда это потребует выстраивания в линию некоторого числа базовых оптических компонентов, таких, как линзы, призмы и расщепители лучей. Использование метаповерхности позволяет сделать все тоже самое с меньшим количеством элементов, обеспечивая, при этом, более высокое качество. Это, в свою очередь, позволит создать более компактные, более высококачественные объективы для камер мобильных телефонов, системы управления лучами промышленных лазеров, коммуникационные лазерные системы, трехмерные дисплеи, изображение на которых видимо под разными углами, и многое другое.

Самым интересным является то, что такие метаповерхности могут быть изготовлены при помощи технологии литографии, используемые при производстве полупроводниковых чипов, не требуя производства отдельных компонентов и последующей ручной установки их на место, как это было сделано во время изготовления опытных образцов. Но это еще не означает, что уже завтра на рынке появятся устройства с оптическими элементами на базе метаповерхностей. Для этого ученым потребуется более глубоко изучить свойства метаповерхностей различного типа и обеспечить повторяемость результатов в условиях массового производства. "Мы дали людям одну из универсальных структур" - рассказывает Амир Арбэби, - "И любой специалист, взяв ее за основу, может спроектировать любой оптический компонент, обладающий необходимым набором оптических свойств".




Ключевые слова:
Метаматериал, Метаповерхность, Кремний, Столбик, Высота, Форма, Ориентация, Свет, Фаза, Поляризация, Фокусирование

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Использование поляризованного света позволяет воспроизводить более высокока ...
  • Новые металинзы могут снабдить камеры телефонов качеством DSLR-камер
  • Новый тип оптических кристаллов - основа будущих голографических дисплеев с ...
  • Создано "волшебное" мета-зеркало, удваивающее частоту падающего на него с ...
  • Метаповерхности - новый метод создания высококачественных голографических и ...




  • 12 сентября 2015 09:19
    #1 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3817
    Боюсь, что традиционные линзы, даже самые качественные, будут намного дешевле всеж этих мета- и нано-штучек


    --------------------
        
    12 сентября 2015 17:44
    #2 Написал: paralolka

    Публикаций: 0
    Комментариев: 84
    Совсем недавно компьютеры занимали несколько этажей, стоили кучу денег и потреблял прорву электричества. Сегодня любой смартфон на несколько порядков производительней тех компьютеров, на несколько порядков меньше в размерах и потребляет меньше энергии.
    Подобных примеров можно привести великое множество. Так почему ты думаешь, что "мета и нано-штучки" будут через 10-20 лет стоить намного дороже чем классическая оптика?
        
    15 сентября 2015 15:39
    #3 Написал: Zerger

    Публикаций: 0
    Комментариев: 776
    Будет спрос - будет и приемлемая цена.


    --------------------
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.