นักวิจัยในสหรัฐอเมริกาได้ดำเนินการขั้นตอนสำคัญสู่การใช้ metasurfaces แบบออปติคัลในทางปฏิบัติ ทีมงานใช้กระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ทั่วไปเพื่อผลิตเลนส์โลหะแบนที่มีรูรับแสงขนาดใหญ่ ประสิทธิภาพทางแสงของมันแสดงให้เห็นโดยการใช้มันเป็นเลนส์ใกล้วัตถุในกล้องโทรทรรศน์ทั่วไปที่เล็งไปที่ดวงจันทร์ กล้องโทรทรรศน์มีกำลังแยกภาพที่เหนือกว่าและสร้างภาพที่ชัดเจนของพื้นผิว
ดวงจันทร์
กล้องโทรทรรศน์ถูกนำมาใช้เพื่อส่องดูจักรวาลมานานกว่า 400 ปีแล้ว ในช่วงต้นทศวรรษ 1600 กาลิเลโอ กาลิเลอิใช้กล้องโทรทรรศน์เพื่อสังเกตดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดี และเมื่อปีที่แล้ว กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ได้เริ่มถ่ายภาพจักรวาลอันน่าทึ่ง กล้องโทรทรรศน์ที่นักดาราศาสตร์
มืออาชีพใช้ในปัจจุบันมักจะมีขนาดใหญ่และเทอะทะ ซึ่งมักจะทำให้มีข้อจำกัดว่าจะใช้อย่างไรและที่ไหน ขนาดของเครื่องมือเหล่านี้เป็นผลมาจากรูรับแสงขนาดใหญ่และระบบออปติคัลแบบหลายองค์ประกอบที่มักจะซับซ้อนซึ่งจำเป็นต่อการกำจัดความคลาดเคลื่อนและเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงตามที่ต้องการ
โครงสร้างนาโนวิศวกรรมแบบออปติคัลนำเสนอวิธีที่เป็นไปได้ในการทำให้กล้องโทรทรรศน์และระบบออปติกอื่นๆ มีขนาดเล็กลงและเรียบง่ายขึ้น เหล่านี้คือโครงสร้างนาโนเชิงวิศวกรรมที่สามารถมองได้ว่าเป็นชุดของเสาอากาศออปติกเทียม (ดูรูป) เสาอากาศเหล่านี้สามารถควบคุมแสง เปลี่ยนแปลง
ตัวอย่างเช่น แอมพลิจูด เฟส และโพลาไรเซชัน เหล่านี้สามารถออกแบบให้เน้นแสง ดังนั้นจึงสร้างโลหะที่สามารถนำเสนอข้อได้เปรียบที่สำคัญเหนือเลนส์ทั่วไป ตัวอย่างเช่น พื้นผิวเรียบของเมทัลเลนส์ไม่มีความคลาดเคลื่อนทรงกลม และเมทัลเลนส์บางเฉียบและมีน้ำหนักน้อยเมื่อเปรียบเทียบกับเลนส์ทั่วไป
อย่างไรก็ตาม การผลิตเมทัลเลนส์ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น วิธีการประดิษฐ์ในปัจจุบันขึ้นอยู่กับระบบการสแกน เช่น การพิมพ์หินด้วยลำแสงอิเล็กตรอน (e-beam) และเทคนิคลำแสงไอออนแบบโฟกัส (FIB) สิ่งเหล่านี้ช้า มีราคาแพง และจำกัดขนาดของโลหะให้เหลือเพียงไม่กี่มิลลิเมตร สิ่งนี้ทำให้การผลิต
ในปริมาณมากๆ
แทบจะเป็นไปไม่ได้เลย และนั่นหมายความว่าปัจจุบันโลหะเลนส์มีราคาแพงและมีขนาดเล็กเกินไปสำหรับการใช้งานที่มีรูรับแสงกว้าง เช่น กล้องโทรทรรศน์กล้องโทรทรรศน์เมตาตอนนี้นักวิจัย ได้คิดค้นวิธีการผลิตโลหะที่ดีกว่ามาก กระบวนการของพวกเขาสามารถเพิ่มขนาดสำหรับการผลิตขนาดใหญ่
และสามารถใช้เพื่อสร้างโลหะที่มีขนาดรูรับแสงกว้างซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานกล้องโทรทรรศน์
ทีมใช้การพิมพ์หินแบบอัลตราไวโอเลตลึก (DUV) ซึ่งเป็นเทคนิคที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ กระบวนการของพวกเขาเกี่ยวข้องกับการสร้างลวดลายบนแผ่นซิลิกาเวเฟอร์ขนาดสี่นิ้ว
เลนส์เมตาเส้นผ่านศูนย์กลาง 80 มม. ของพวกเขาถูกแบ่งออกเป็น 16 ส่วนซึ่งรวมกันโดยการเปิดเผยรูปแบบเดียวกันในควอแดรนต์ต่างๆ ของแผ่นเวเฟอร์ การเย็บแพทเทิร์นและการหมุนแผ่นเวเฟอร์ช่วยลดความจำเป็นในการใช้หน้ากากขนาดใหญ่ชิ้นเดียวราคาแพงที่เผยให้เห็นพื้นผิวทั้งหมด
โปรไฟล์ความเข้มประสิทธิภาพของโลหะนั้นมีลักษณะเฉพาะโดยการวัดโปรไฟล์ความเข้มของลำแสงเลเซอร์ที่โฟกัสในช่วงความยาวคลื่นกว้างตั้งแต่ 1200–1600 นาโนเมตร การทดสอบแสดงให้เห็นว่าเลนส์โลหะสามารถโฟกัสแสงได้แน่นใกล้กับขีดจำกัดการเลี้ยวเบนตลอดทั้งช่วง
แม้ว่าจะถูกออกแบบให้ทำงานที่ 1,450 นาโนเมตรก็ตาม อย่างไรก็ตาม การกระจายตัวของการเลี้ยวเบนทำให้ความยาวโฟกัสแตกต่างกันไปตลอดช่วงความยาวคลื่น ซึ่งเป็นผลเสียที่เรียกว่าความคลาดเคลื่อนของสีกำลังแยกของโลหะถูกทดสอบโดยใช้เป็นเลนส์ใกล้วัตถุภายในกล้องโทรทรรศน์
ทีมงานใช้
กล้องโทรทรรศน์เพื่อถ่ายภาพลักษณะต่างๆ ของพื้นผิวดวงจันทร์ได้สำเร็จ โดยมีขนาดความละเอียดขั้นต่ำประมาณ 80 กม. นี่คือกำลังการแยกรายละเอียดที่มีการรายงานดีที่สุดสำหรับโลหะประเภทนี้ระบบยุคหน้าหัวหน้านักวิจัยเชื่อว่า สามารถเป็นตัวเปลี่ยนเกมในด้านออพติคได้
เนื่องจากความสามารถที่ไม่เคยมีมาก่อนในการจัดการแสงทำให้พวกเขาเป็นตัวเลือกที่ทรงพลังสำหรับระบบออปติคอลยุคหน้า เขากล่าวว่านี่คือสาเหตุที่ทีมของเขาทุ่มเทเพื่อพัฒนาขีดความสามารถของ ที่ปรับขนาดได้และเป็นมิตรกับการผลิต“เราวางแผนที่จะปรับปรุงเทคนิคการออกแบบของเรา
เพื่อให้ได้โครงสร้างนาโนที่ทนต่อความไม่สมบูรณ์ของการผลิต ซึ่งจะช่วยให้เราสามารถใช้เทคโนโลยีการผลิตปริมาณมาก เช่น การถ่ายภาพด้วยแสงเพื่อสร้างโลหะขนาดใหญ่ที่ทำงานในช่วงที่มองเห็นได้ และรวมเอาการออกแบบเสาอากาศนาโนที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น เสาอากาศนาโนรูปทรงอิสระ
ไม่ได้มีส่วนร่วมในการวิจัย และเขาคิดว่างานนี้ขยายขอบเขตของสถานการณ์การทำงานของโลหะและจะสร้างแรงบันดาลใจในการวิจัยเกี่ยวกับโลหะที่มีรูรับแสงขนาดใหญ่ เขากล่าวว่าการพิมพ์หิน DUV สามารถใช้เพื่อให้ได้ปริมาณการผลิตสูงของโลหะต้นทุนต่ำด้วยความละเอียดที่เหมาะสม
สิ่งนี้จะนำส่วนประกอบไปสู่เชิงพาณิชย์และทำให้เป็นส่วนหนึ่งของชีวิตประจำวันของเราในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าเชื่อว่าความคลาดเคลื่อนของสีในเลนส์โลหะ จำกัดการใช้งานไว้เฉพาะการใช้งานแบบสีเดียว นอกจากนี้ เขายังชี้ให้เห็นว่าการออกแบบเลนส์เมตาอะโครมาติกแบบบรอดแบนด์
ในพื้นที่ขนาดใหญ่ยังคงเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่และเป็นที่ต้องการอย่างมาก นอกจากนี้ เขาเชื่อว่าหน้ากากขนาดใหญ่เป็นวิธีที่นิยมใช้ในการผลิตโลหะ เพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดในการเย็บและเพื่อลดความซับซ้อนของกระบวนการผลิตเพื่อชดเชยความคลาดเคลื่อนของสี”
Credit : ฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ
