MIT создает масштабируемый объектив без движущихся частей

Наука оптика на протяжении веков раскрывала масштаб и детали Вселенной. С правильным стеклом вы можете посмотреть на далекую галактику или на шевелящиеся жгутики одной бактерии. Но линзы должны фокусироваться - они должны двигаться. Инженеры Массачусетского технологического института разработали новый тип «металины», который может переключать фокус без каких-либо движущихся частей. Это может изменить способ создания таких устройств, как камеры и телескопы.

В настоящее время для фокусировки линзы на объектах требуется, чтобы стекло двигалось в некоторой степени, что добавляет сложности и объема. Вот почему, например, объективы для фотоаппаратов с большим зумом так медленно появляются в смартфонах - просто нет места для добавления подвижных элементов объектива. Именно поэтому в смартфонах с оптическим зумом используется несколько фиксированных объективов. Например, новый Samsung Galaxy S21 Ultra имеет эквиваленты объектива 13, 26, 70 и 240 мм в своем гигантском массиве камер.

Металинза, разработанная в Массачусетском технологическом институте, может фокусироваться на объектах на разных расстояниях благодаря настраиваемому «изменяющему фазу» материалу. При нагревании атомная структура материала перестраивается, позволяя линзе изменять способ взаимодействия со светом. В настоящее время конструкция работает в инфракрасном диапазоне, но это только первый шаг.

Читатели определенного возраста могли взаимодействовать с подобным изменяющим фазу материалом на перезаписываемых CD и DVD. Эта технология, которая сейчас почти вымерла, основана на материале под названием GST, который содержит германий, сурьму и теллур. При нагревании с помощью лазерных импульсов GST может переключаться между прозрачным и непрозрачным, позволяя оптическим приводам записывать и удалять данные.

В Metalens есть аналогичный материал под названием GSST - тот же материал с добавлением селена. Этот новый материал имеет более упорядоченную кристаллическую структуру толщиной всего 1 микрометр. Он нанесен на различные микроскопические структуры (см. Выше), каждая из которых по-разному преломляет свет. Исследователи называют это «метаповерхностью». При комнатной температуре линза фокусируется на ближайшей цели. При нагревании оптические свойства метаповерхности изменяются, и она фокусируется на более удаленной цели.

Итак, это динамический объектив без движущихся частей. На данный момент это всего лишь проверка концепции, но это очень крутая концепция. Команда считает, что технология настраиваемой металины может в конечном итоге привести к созданию более компактных и надежных телескопов, микроскопов и, да, более совершенных камер для смартфонов.