Учёные нашли способ обойти ограничения традиционных линз и зонных пластинок Френеля

Исследователи из Университета Юты создали крупногабаритную плоскую линзу, которая способна фокусировать свет столь же эффективно, как и традиционные изогнутые линзы, сохраняя при этом точную цветопередачу.

На протяжении многих столетий линзы базировались на принципе изгибающего свет стекла или пластика, чтобы сосредотачивать изображение. Однако традиционные линзы обладают значительным недостатком: чем сильнее они должны быть, тем более массивными и тяжёлыми они становятся.

Данная инновация способна прорвать границы в области астрофотографии, особенно в тех случаях, где пространство ограничено, например, на борту самолётов, спутников и космических телескопов.

Учёные давно стремились найти способ уменьшить вес линз без потери их функциональных характеристик. Хотя существуют более тонкие альтернативы, они зачастую имеют ограниченные возможности и сложны в производстве, что делает их дорогими.

Основное новшество состоит в использовании микроскопических концентрических колец, которые исследователи наносят на подложку. В отличие от зонных пластинок Френеля, настроенных на одну длину волны, размеры и расположение углублений на плоской линзе позволяют удерживать дифрагированные световые волны достаточно близко для создания полноцветного сфокусированного изображения.

«Моделирование поведения этих линз в широком диапазоне длин волн – от видимого до ближнего инфракрасного – требовало решения сложных вычислительных задач с огромными массивами данных. После оптимизации дизайна микроструктур линзы производственный процесс потребовал строгого контроля и стабильности окружающей среды», – объяснил руководитель исследования, Апратим Маджумдер.

Крупная плоская линза может оказать значительное воздействие на самые разные отрасли индустрии, но её основное применение найдется в астрономии. Исследователи продемонстрировали потенциал своей плоской линзы на тестовых снимках Солнца и Луны.

«Эта демонстрация является шагом к созданию лёгких плоских линз с большой апертурой, которые могут формировать полноцветные изображения для воздушных и космических телескопов», – подытожил Маджумдер.

Эта разработка открывает новые горизонты в области оптики и астрофотографии, предлагая компактное и эффективное решение для устранения громоздкости традиционных линз, при этом не жертвуя качеством изображения.

Источник: iXBT