Современные зум-объективы работают отлично, но откройте один, и вы ужаснетесь — внутри вы найдете сложную систему микромеханических устройств с 20 или более полированных стеклянных элементов, которые движутся в разных направлениях с разной скоростью, когда вы вращаете кольца. Тот факт, что эти вещи продолжают работать после многих лет интенсивного использования, даже несмотря на то, что они подвергаются ударам мебели, воздействию дождя, пыли и различных температур, является ярким свидетельством гениев, которые их разработали.
Но новая разработка группы материаловедения Массачусетского технологического института позволяет быстро и точно фокусировать свет с помощью прозрачного материала с переменной фазой. Ультратонкая регулируемая металлическая линза меняет свою атомную структуру под воздействием тепла, сообщает kratko-news.com.
Речь идет о новом прочтении комбинации германия, сурьмы и теллура — комбинации, используемой в перезаписываемых компакт-дисках и DVD. В этих приложениях лазерное нагревание используется для «переключения» материала между состояниями прозрачности и непрозрачности. Но команда Массачусетского технологического института добавила в смесь селен и обнаружила, что под воздействием тепла атомная структура «переходит от аморфного, беспорядочного клубка атомов к более упорядоченной кристаллической структуре», изменяя преломляющую способность без изменения ее прозрачности.
Мета-линза имеет небольшие, точно расположенные структуры, выгравированные на ее поверхности, которые могут быть предназначены для преломления или отражения света определенным образом. Когда материал нагревается, его оптические свойства меняются.
В конфигурации, прототипированной командой, мета-линза фокусирует инфракрасный свет на ближайшую точку при комнатной температуре, а затем перемещает фокус дальше под воздействием тепла.
Команда проверила мета-линзу, поместив ее на штатив и осветив лазерным лучом, излучающим свет в инфракрасном спектре. Исследователи поместили перед ним две прозрачные диаграммы на разном расстоянии и обнаружили, что устройство способно воспроизводить резкое изображение более близкой диаграммы при комнатной температуре и столь же резкое изображение более отдаленной диаграммы после нагрева.
«Результат показывает, что наш ультратонкий регулируемый объектив без движущихся частей позволяет получать четкие изображения без аберраций перекрывающихся объектов, расположенных на разной глубине, по сравнению с традиционными громоздкими оптическими системами», — сказал Тянь Гу, ученый из исследовательской лаборатории материалов Массачусетского технологического института.
Команда считает, что линзу с такой системой можно относительно легко изготовить со встроенными микронагревателями, которые могут «быстро нагревать материал короткими миллисекундными импульсами», точно регулируя температуру, чтобы обеспечить регулировку фокуса для ряда промежуточных состояний между минимальным и максимальным фокусом.
Команда утверждает, что инфракрасный прототип может быть полезен для таких приложений, как сверхкомпактные тепловизионные камеры и незаметные очки ночного видения. По словам ученых, дальнейшие разработки могут сделать возможным создание сверхкомпактных зум-объективов для смартфонов без движущихся частей.
