Скачать или смотреть thin lenses التقنيات النانوية - العدسات الدقيقة وثورة التصوير

توجد البصريات والعدسات في كل مكان، في أجهزة الحاسوب المحمولة والكاميرات والمجاهر. يُعد التركيز على الطيف المرئي بأكمله مع العدسات تحديًا علميًا كبيرًا، لأن كل طول موجي يتحرك عبر المواد بسرع مختلفة.
ستتحرك الأطوال الموجية الحمراء عبر الزجاج بشكل أسرع من اللون الأزرق (الموشور وانكسار الضوء عبره)، بحيث يصل اللونان إلى نفس الموقع في أوقات مختلفة، مما ينتج عنه بؤر لونية مختلفة، مما يُحدث تشوهات في الصورة تُعرف باسم الانحرافات اللونية.
تستخدم الكاميرات والأجهزة البصرية عدسات منحنية متعددة بسماكة ومواد مختلفة لتصحيح هذه الانحرافات.
طور أعضاء مجموعة Capasso في كلية الهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة هارفارد جون إيه بولسون (SEAS) عدسة مسطحة واحدة يمكنها تركيز طيف الضوء المرئي بأكمله في نفس المكان وبدقة عالية.
يقول فيدريكو كاباسو ، أستاذ الفيزياء التطبيقية بجامعة هارفارد: "للعدسات المعدنية مزايا على العدسات التقليدية". المعدن رقيق وسهل التصنيع وفعال من حيث التكلفة، هذا الاختراق يمتد عبر كامل نطاق الضوء المرئي، هذه هي الخطوة الكبيرة التالية.
تُستخدم الأجزاء المعدنية التي طورها كاباسو وفريقه صفيفات من ثاني أكسيد التيتانيوم ذي الأطراف النانوية لتركيز الأطوال الموجية للضوء على قدم المساواة والتخلص من الزيغ اللوني.
وضَحت الأبحاث السابقة أن الأطوال الموجية المختلفة للضوء يمكن أن تركز ولكن على مسافات مختلفة عن طريق تحسين الشكل والعرض والمسافة والارتفاع من النانوفين، أنشأ الباحثون وحدات من النانوفينات المزدوجة تتحكم في سرعة أطوال موجات الضوء المختلفة في وقت واحد.
تتحكم النانوفينات (الزعانف النانوية) المزدوجة في معامل الانكسار على السطح العلوي تُضبط بحيث تؤدي إلى تأخير زمني (time delay) مختلف للضوء الذي يمر عبر زعانف مختلفة، مما يضمن وصول جميع أطوال الموجات إلى البؤرة في نفس الوقت!
يقول أليكس تشو، عضو مجموعة كاباسو وطالب الدراسات العليا: "هذا يمنحنا الكثير من الحرية لتحسين الأداء، وتحول أنظمة معقدة للغاية أصغر حجمًا وفي بعض الحالات نستطيع إضافة وظائف إلى العدسة".
في الممارسات الحالية ، هناك حاجة إلى عدسات متعددة لتركيز جميع الأطوال الموجية في نفس المكان دون تشويه. أخبر كاباسو ((فوتونيكس ميديا)) أنه من أجل تعديل التشويه، قد تكون هناك حاجة إلى ست أو سبع عدسات، كما هو الحال مع الكاميرات في الهواتف المحمولة.
وقال (مع عدسة واحدة أو زوجين من العدسات فقط، يمكننا القيام بعمل البصريات التقليدية). حيث أنها عدسات أرق ومن السهل صفها ومواءمتها بصريًا، كما أنه من السهل تصحيح التشوهات خلالها، وأضاف أنه من السهل أيضًا تشغيل العدسات لأنها لا تتطلب نفس الانحناء في العدسات الانكسارية، هذه التكنولوجيا يمكن أن تغير الطريقة التي تُصنع بها الكاميرات.
حاليًا، تصنع شركات مختلفة المجسات والعدسات للكاميرا، وبرأي كاباسو فإن نفس الشركات التي تصنع المستشعر(المجس) ستكون قادرة أيضًا على تصنيع العدسات المسطحة.
يقول كاباسو (أنا شديد الحماس لهذه التقنية الثورية.) لقد أظهرنا أنه يمكنك صنع هذه العدسات بنفس التقنية المستخدمة لصنع الرقائق الإلكترونية.
بدأ كاباسو وثلاثة من أصدقائه شركة تدعى Metalenz، لاستهداف التطبيقات التي لا تتطلب العدسات اللونية، مثل الكاميرات الأمنية والقياسات الحيوية والتوثيق والتعرف على الوجوه، ويأمل مع شركائه الإنتاج في عام 2019م. وقال كاباسو إنه يود في نهاية المطاف صنع عدسات تجارية ذات نطاق ترددي (broadband) عريض، مثل تلك التي أنشأتها مجموعته في هارفارد.