Фізики з Гарвардської школи інженерії та прикладних наук (SEAS) створили ультратонкі плоскі лінзи, які фокусують світло, не допускаючи спотворень, властивих традиційним лінзам. При товщині всього лише 60 нм ці лінзи є фактично почесними, тим не менш, їх сила фокусу досягає фізичних меж, встановлених законами дифракції.
Вони працюють з довжинами хвиль, широко поширених в оптоволоконних комунікаціях - від близьких до інфрачервоного діапазону до терагерцових довжин хвиль. Важливо те, що у виробництво таких лінз не відрізняється складністю для сучасних нанотехнологій.
"Наші плоскі лінзи втілюють новий тип технологій, - сказав науковий керівник професор прикладної фізики в SEAS Федеріко Капассо (Federico Capasso). - Ми представляємо новий спосіб створення лінз. Замість фазових затримок при проходженні світла через всю товщину матеріалу можна створити миттєве фазове зрушення прямо на поверхні лінз. Це дуже цікаво ".
Пан Капассо і його співробітники в SEAS створили плоскі лінзи шляхом покриття дуже тонкої кремнієвої пластини нанометровим шаром золота методом електролізу. Далі вони частково видалили золотий шар, залишивши масив клиновидних структур, рівномірно розподілених рядами по всій поверхні. Коли група дослідників пропустила лазер через плоскі лінзи, ці структури діяли на зразок наноантен, які на мить утримували вхідне світло перед його подальшим випромінюванням. Ці затримки, які точно налаштовані по всій площині лінз, змінюють напрямок світла настільки ж, як це відбувається в випуклих скляних лінзах, але з деякою позитивною різницею.
Плоскі лінзи усувають оптичні спотворення на зразок ефекту «риб'ячого ока», який виникає на традиційних ширококутних лінзах. Аберації астигматизму і коми також не виникають. У результаті зображення або сигнал дуже акуратні і не потребують використання будь-яких складних коригуючих технік. Масив наноантен, який називається метаповерхністю, може бути налаштований під особливий тип світла або довжину хвилі простою зміною розміру, кута і відстані між антенами.
"Потенційно в майбутньому ми зможемо замінити всю масу компонентів у більшості оптичних систем плоскими лінзами, - сказав провідний автор проекту Франческо Аіета (Francesco Aieta), аспірант Політехнічного університету в Марке (Італія). - Це, звичайно, захоплює уяву ".
Співавторами Аіета і Капассо в SEAS є доктор Патрік Женеві (Patrice Genevet) і кандидат наук Наньфан Ю (Nanfang Yu), аспіранти Михайло Кац (Mikhail Kats) і Ромейн Бланчард (Romain
Технологія створення плоских лінз визначає і сферу їх застосування: по-перше, на сьогоднішній день це оптоволокно та інші технічні напрямки, де застосовується лазер; по-друге, дана оптика в перспективі, за умови доведення міцності і площі до потрібних показників, може використовуватися в мобільних пристроях - компактність, відсутність спотворень можуть помітно спростити і якісно поліпшити оптичні системи смартфонів і планшетів. Нарешті, слова Франческо Аіета говорять про те, що в майбутньому дані покриття можуть бути поширені і на більш габаритні лінзи фототехніки, окулярів і так далі.
