Создана металинза, способная фокусировать все цвета видимого спектра света в одну единственную точку

На страницах нашего сайта мы уже рассказывали о металинзах различного типа, плоских оптических устройствах, поверхность которых покрыта наноструктурами определенной формы и размеров, которые способны заменить большие изогнутые стеклянные линзы, используемые в различных оптических устройствах. Однако, большинство созданных ранее металинз имели ограничения по ширине спектра света, который они могли эффективно фокусировать и преломлять. А недавно исследователи из Школы технических и прикладных наук (School of Engineering and Applied Sciences, SEAS) Гарвардского университета создали первую в своем роде металинзу, которая способна фокусировать в единую точку абсолютно все составляющие белого света, другими словами, работающую во всем спектре видимого света.

Обеспечение одинаковой работы оптических компонентов во всем спектре видимого света является достаточно сложной задачей из-за того, что свет с различными длинами волн перемещается в любом материале с различной скоростью. К примеру, красный свет распространяется в стекле быстрей синего света, и два луча разного цвета достигнут одной точки с небольшой разбежкой во времени. Такая неравномерность служит причиной возникновения искажений, известных под названием хроматических аберраций.

Для борьбы с такими искажениями в объективах высококачественных камер, телескопов и других инструментов используется несколько линз, изготовленных из материалов, имеющих немного отличные оптические свойства. Естественно, все это делает оптические устройства более громоздкими, тяжелыми, сложными и дорогостоящими.

«Металинзы имеют множество преимуществ по сравнению с обычными линзами» — рассказывает профессор Федерико Капассо (Federico Capasso), — «Они тонки, легки и просты в изготовлении. И теперь эти преимущества можно использовать по отношению ко всему диапазону видимого света».

Созданные учеными металинзы покрыты столбиками из диоксида титана. Эти столбики имеют различную высоту, толщину и они расположены на различном удалении друг от друга для того, чтобы при их помощи можно было фокусировать свет с различными длинами волн. Свет с различными длинами волн проходит к точке фокусировки различными путями и прибывает туда в один и тот же момент времени. Параметры массива этих столбиков определяют общий коэффициент преломления металинзы.

В настоящее время исследователи изготовили опытный образец новой металинзы, диаметром всего в пару миллиметров. Но в самом ближайшем времени они закончат разработку технологии, которая позволит изготавливать такие металинзы, диаметр которых уже будет исчисляться сантиметрами. И после этого такие металинзы можно будет использовать в камерах, микроскопах, устройствах дополненной, виртуальной реальности и других оптических устройствах, которые, благодаря этому, станут легче, компактней и значительно дешевле.