Учёные из Университета Юты разработали плоскую линзу большого диаметра, способную фокусировать свет так же эффективно, как традиционные изогнутые линзы, при этом сохраняя точную цветопередачу.

На протяжении веков линзы работали по одному принципу: изогнутое стекло или пластик преломляли свет, фокусируя изображение. Однако у традиционных линз есть существенный недостаток – чем мощнее они должны быть, тем более громоздкими и тяжёлыми становятся.

Новая технология может произвести революцию в системах астрофотографии, особенно в приложениях, где пространство ограничено, например, в самолётах, спутниках и космических телескопах.

Учёные давно искали способ уменьшить вес линз без ущерба для их функциональности. Хотя некоторые более тонкие альтернативы существуют, они, как правило, ограничены в своих возможностях и обычно сложны и дороги в изготовлении.

Ключевая инновация заключается в микроскопически малых концентрических кольцах, которые исследователи могут наносить на подложку. В отличие от гребней зонных пластинок Френеля, оптимизированных для одной длины волны, размер и расстояние между углублениями плоской линзы удерживают дифрагированные длины волн света достаточно близко друг к другу, чтобы получить полноцветное сфокусированное изображение.

«Моделирование работы этих линз в очень широком диапазоне длин волн, от видимого до ближнего инфракрасного, включало решение сложных вычислительных задач с использованием очень больших наборов данных. После того, как мы оптимизировали дизайн микроструктур линзы, производственный процесс потребовал очень строгого контроля и стабильности окружающей среды», – пояснил руководитель исследования, Апратим Маджумдер.

Большая и плоская линза может иметь огромное значение для различных отраслей, но её непосредственное применение – в астрономии. Исследователи продемонстрировали возможности своей плоской линзы на тестовых изображениях Солнца и Луны.

«Наша демонстрация – это шаг на пути к созданию очень больших апертурных лёгких плоских линз, способных захватывать полноцветные изображения для использования в воздушных и космических телескопах», – заключил Маджумдер.

Разработка открывает новые перспективы в области оптики и астрофотографии, предлагая компактное и эффективное решение проблемы громоздкости традиционных линз без ущерба для качества изображения.