«Если нам нужны высокопроизводительные оптические системы, мы должны преодолеть дисперсию материала», — сказал Сойер Д. Кэмпбелл, доцент кафедры электротехники. «В противном случае мы получим размытые цвета, что значительно ухудшит качество изображения.»
Одиночные апохроматические линзы — те, которые правильно фокусируют три цвета: красный, синий и зеленый, — которые имеют меньшую кривизну, тоньше и легче, могут улучшить камеры сотовых телефонов и позволить производить более тонкие сотовые телефоны.
Они также могут делать более легкие и лучшие камеры для тела, камеры для шлемов, снайперские прицелы, тепловизионные устройства и беспилотные летательные аппараты или дроны. По сути, все, что использует линзы для изображения, можно сделать проще и легче.
«Обычно линз бывает несколько, но это увеличивает вес», — сказал Йогендер Нагар, аспирант по электротехнике. «Наша цель — улучшить SWaP — уменьшить размер и вес при одновременном повышении производительности.»
Исследователи решили объединить две технологии: линзу с градиентным индексом (GRIN) и метаповерхности — ультратонкие оптические слои с субволновыми характеристиками, которые манипулируют волновым фронтом желаемым образом. О результатах своей работы исследователи сообщают в текущем выпуске Optica.
«В нашей системе используется одна линза», — сказал Нагар. «Мы используем кривизну линзы, распределение материалов в линзе и метаповерхность — узор, размещенный на поверхности — чтобы сделать линзу тоньше, легче, но при этом правильно фокусироваться.»
Большинство линз используют кривизну для управления точкой фокусировки, но для фокусировки трех отдельных цветов в одну точку фокусировки и получения высококачественного изображения необходимы три отдельных обычных линзы.
Пространственно варьируя состав материала внутри линзы, одна линза GRIN может идеально фокусировать два цвета. Затем, добавив метаповерхность к линзе GRIN, одна многослойная линза может идеально фокусировать все три цвета и выполнять работу трех обычных линз.
«Градиент в линзе может быть осевым — изменяющимся вдоль направления распространения света или оптической оси; или радиальным — изменяющимся наружу от оптической оси», — сказал Дуглас Х. Вернер, Джон Л. и Женевьева Х. Маккейн, профессор кафедры электротехники. «Или может быть сложнее.»
Исследователи разработали теоретическую модель и структуру моделирования для создания этих линз.
«Нам пришлось использовать некоторые передовые инструменты, которые были специально разработаны в лаборатории», — сказал Вернер. «Инструменты для моделирования, симуляции и оптимизации, которые мы создали для решения такой сложной проектной задачи.»
Теоретическая модель определяет правильную кривизну и градиент поверхности в линзе GRIN и правильный рисунок для метаповерхности, чтобы удовлетворить требованиям идеальной фокусировки всех трех цветов. Модель оптимизирует как линзу, так и метаповерхность для совместной работы.
«Теория носит очень общий характер и охватывает широкий круг условий», — сказал Вернер. «Изготовление будет сложной задачей на начальном этапе. Мы надеемся, что развитие теории будет управлять производством, позволяя производить такие линзы по низкой цене и в больших объемах.»
Эту работу поддержало Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов.
Вот ещё на днях про скрипт криптообменника почитал, мне кажется это более чем интересная, важная и нужная для человека информация. Не верите, то тогда сами посмотрите.