Plochý, tenký objektiv tenká břitva by mohl změnit hru při zobrazování hlubokého prostoru-a výroba by mohla začít brzy
Vědci říkají vědci, říkají vědci říkají vědci, říkají vědci, říkají vědci, aby namontoval lehké, ale silné dalekohledy na letadlo a satelity.
Refrakční dalekohledy Normálně používejte zakřivené čočky k zvětšení vzdálených objektů pomocí zvaného lom světla. Podobně jako u zvětšovacího skla se zakřivená čočka dalekohledu ohýbá světlo a nasměruje jej na ohnisko, díky čemuž jsou objekty větší.
Tradiční čočky se však rychle stanou nepraktickými pro vesmírné dalekohledy studující hvězdy nebo galaxie miliony světelných let. Je to proto, že čím dále je objekt, tím větší je zvětšení, aby se jeho zaměření, a proto tím silnější a těžší čočka musí být.
Proto vědci prozkoumali ploché čočky, které by teoreticky měly být lehčí a méně objemné. Výzvou s nimi je však to, že světlo s nimi interaguje jinak než u zakřivených čoček.
Viditelné světlo je typ elektromagnetické zářeníkterý je přenášen ve vlnách nebo částicích na různých vlnových délkách a frekvencích. Když světlo prochází plochou čočkou, roztahuje se, rozptyluje vlnové délky ve více směrech a má za následek rozmazaný, rozostřený obraz.
Nová „víceúrovňová difrakční čočka“ (MDL) však vyvinutá vědci však má víceúrovňovou strukturu sestávající z „mikroskopicky malých soustředných prstenů“. Tyto účinně nasměrují různé vlnové délky světla směrem ke stejnému ohniskovému bodu, aby vytvořily ostrý, barevně přesný obraz.
Související: Mohli bychom proměnit slunce v gigantický dalekohled?
Nová čočka o průměru 100 milimetrů (3,9 palce), která má ohniskovou vzdálenost 200 mm (7,8 palce), je silná jen 2,4 mikrometry. Tato čočka je optimalizována pro rozsah vlnové délky 400 až 800 nm, je tato čočka mnohem lehčí než konvenční zakřivená čočka a eliminuje zkreslení barev.
Vědci zveřejnili svá zjištění 3. února v časopise Aplikovaná fyzikální dopisy. Studie byla financována Agenturou pro výzkumné projekty v oblasti obrany (DARPA), NASA a Úřad námořního výzkumu.
„Naše demonstrace je odrazový můstek směrem k vytvoření velmi velkých plochých čoček s clonou se schopností zachytit plnobarevné obrázky pro použití v dalekohledech založených na vzduchu a vesmíru,“ autor vedoucí studie Apratim Majumderdocent asistent v elektrotechnice a počítačové inženýrství na University of Utah, řekl v a prohlášení.
Před křivkou
Vědci navrhli v minulosti ploché čočky, zejména Fresnel Zone Plate (FZP)který obsahuje soustředné hřebeny leptané přes povrch. Hřebeny FZPS však rozbijí světlo na samostatné vlnové délky a rozpouštějí je v různých úhlech, což má za následek zkreslení barev.
MDL je jedinečný v tom, že jeho soustředné kroužky existují v různých hloubkách uvnitř samotné čočky. Když světlo prochází skrz, mikroskopické odsazení upravují, jak se různé vlnové délky difraktují, což jim brání šířit se, jak by to normálně. Tato kontrolovaná difrakce přináší zároveň všechny vlnové délky světla, což vede k ostřejšímu a přesnému obrazu.
Kromě vyhýbání se zkreslením barev FZP vědci uvedli, že nová plochá čočka nabídla stejnou sílu ohýbání světla jako tradiční zakřivené čočky. Ve studii použili MDL k zachycení obrazů slunce a měsíce. Lunární obrazy, které pořídily, odhalily klíčové geologické rysy, zatímco je také používaly ve slunečním zobrazování k zachycení viditelných slunečních skvrn.
„Simulace výkonu těchto čoček nad velmi velkou šířkou pásma, od viditelné po téměř infračervené, zahrnovalo řešení složitých výpočetních problémů zahrnujících velmi velké datové sady,“ uvedl Majumder ve svém prohlášení. „Jakmile jsme optimalizovali návrh mikrostruktur čočky, výrobní proces vyžadoval velmi přísné řízení procesů a stabilitu prostředí.“
Vědci uvedli, že technologie měla aplikace v astronomii, Astrofotografie a další „zobrazovací úkoly s dlouhým dosahem“, včetně „zobrazovacích aplikací založených na vzduchu a vesmírné“. A co víc, výroba nemusí být daleko.
„Naše výpočetní techniky naznačují, že bychom mohli navrhnout víceúrovňové difrakční ploché čočky s velkými otvory, které by mohly zaostřit světlo přes viditelné spektrum a máme zdroje v Utah Nanofab, abychom je skutečně vytvořili,“ studoval spoluautor Rajesh Menon, Ve svém prohlášení uvedl profesor elektrického a počítačového inženýrství na University of Utah.
