Óptica miniaturizada a través de un nuevo socio de lentes

¿Te imaginas algún día usando un telescopio delgado como un papel o una cámara mucho más pequeña, más liviana y de alto rendimiento? ¿O no tiene más remedio que agitar la cámara en la parte posterior de su teléfono inteligente?

Publicado en un artículo Comunicaciones de la naturalezaInvestigadores de la Universidad de Ottawa han propuesto un nuevo elemento óptico que puede convertir estas ideas en realidad a través de una miniatura nítida de dispositivos ópticos, posiblemente afectando muchas aplicaciones en nuestras vidas.

Para obtener más información sobre este proyecto, hablamos con el Dr. Dr. Orad Resheff, becario postdoctoral senior en Robert Boyd Robert Research Group, el Dr. FFF Lund, presidente de fotonografía cuántica en Canadá;

¿Puede describir el nuevo elemento óptico desarrollado por su equipo: la cubierta espacial?

Orad Reshef. La luz se «propaga» naturalmente a medida que viaja, y todos los dispositivos ópticos que conocemos se basan en esa propagación. sin él no sabríamos diseñar cámaras. Por ejemplo, en cada telescopio hay un gran espacio entre los auriculares և para dar la lente del objetivo և luz: cuarto de distribucion.

La barra espaciadora simula la misma propagación que sentiría la luz en un dispositivo grande en una distancia corta. Para la luz, las cubiertas espaciales parecen ocupar más espacio del que ocupan. En cierto sentido, la placa espacial es la compañera de la lente, haciendo cosas que la lente no puede hacer para reducir todos los sistemas de imágenes.

En nuestro trabajo, introdujimos la idea de una placa espacial demostrándola experimentalmente, demostrando que es compatible con el espectro de luz visible que usamos para ver.

Ff ef Lundin. Discutimos lo que sucedería si manipulara la luz no desde la posición del haz de luz, sino desde el ángulo. Las lentes operan a través de la posición del rayo. La esquina es un dominio completamente nuevo, nadie ha demostrado que pueda usarse para hacer algo particularmente útil. Encontramos un programa útil haciendo clic en el área. Y luego demostramos que en realidad podemos dar forma y experimentar con placas que hacen precisamente eso.

Orad Reshef. Esto es emocionante porque este dispositivo nos permitirá encoger todo tipo de dispositivos muy grandes que son imposibles de ajustar en óptica. Para diseñarlo, necesitamos proponer un conjunto de nuevas reglas que son incompatibles con las reglas utilizadas en el moldeado de lentes. Nadie sabe cómo son en el Salvaje Oeste.

¿Cómo surgió esta idea?

Ff ef Lundin. Orad Reshef se especializa en el uso de nanotecnología (como metalentes o metauperficies en general) para manipular la radiación en función de su posición. Discutimos accidentalmente las limitaciones de manipular la luz con estas meta-superficies, y dije que sería genial manipular la luz en función de su ángulo.

El Dr. Reshef se convenció de inmediato de que podía diseñar, construir algo que pudiera hacer eso, pero llegué a la conclusión de que el objetivo más fácil sería reemplazar el espacio necesario para el espacio (es decir, la reproducción).

Durante los meses siguientes, durante las conversaciones con el Dr. Boyd y el Dr. Resheff, nos dimos cuenta gradualmente de lo increíblemente útil que sería un dispositivo de este tipo. Y el Dr. Reshef, «nos volvimos viables», diseños completamente diferentes que demostraron que hay muchas formas de fabricar un dispositivo de este tipo. En nuestro artículo, exploramos tres, pero hay más.

¿Cómo utilizar esta tecnología? ¿Cuáles son los usos de la barra espaciadora en nuestra vida diaria?

Orad Reshef. La placa espacial se puede utilizar para encoger muchos sistemas ópticos, ya sea una pantalla o un sensor. Por ejemplo, una nave espacial avanzada puede acomodar telescopios delgados o cámaras en papel. podría usarse para eliminar cámara: golpea tu teléfono inteligente!

Ff ef Lundin. La gente camina con grandes cámaras con enormes lentes de teléfono. Si podemos mejorar significativamente el rendimiento de la barra espaciadora, imagino la posibilidad de construir cámaras más pequeñas y ligeras. En concreto, la tapa del espacio, combinada con el metal, nos permitirá, por ejemplo, con el iPhone Max convertir toda la superficie en una cámara lisa y fina. Tendrá una resolución 14 veces mayor (con poca luz) que esas cámaras grandes y pesadas.

Las cámaras pequeñas Lean և serán útiles en una variedad de aplicaciones, incluida la atención médica, donde se pueden ver tabletas de cámara o endoscopios dentro de las arterias o el tracto digestivo.

¿Cuáles son los siguientes pasos?

Orad Reshef. Estamos teniendo dificultades para desarrollar la próxima generación de esta tecnología. Queremos intentar: aumentar la relación de compresión և mejorar el rendimiento general. Ya tenemos algunos planes para aumentar la relación de compresión en más de cinco veces para aumentar la transferencia total. Para continuar, necesitamos crear un nuevo paradigma de diseño.

¿Existe una idea final?

Orad Reshef. Es plausible que los elementos ópticos como las lentes hayan existido durante milenios, sus reglas de diseño se han entendido bien durante más de 400 años, todavía estamos descubriendo nuevos elementos ópticos fundamentales para la imaginación.

Artículo de óptica para reemplazar el espacio և publicado su aplicación a sistemas de imágenes ultradelgados Comunicaciones de la naturaleza,