Инженеры Калтеха Андрей Фараон (Andrei Faraon) и Амир Арбаби (Amir Arbabi) в сотрудничестве с Samsung Electronics разработали систему плоских оптических линз, которая подходит для массового производства и интеграции с сенсорами изображений. Это открывает перспективы для создания более дешёвых и лёгких цифровых камер с широким спектром приложений: от смартфонов до медицинских эндоскопов.

Их работе посвящена публикация в Nature Communications за 28 ноября.

Суть новой технологии заключается в использовании двух метаповерхностей, наложенных одна на другую. Каждая из них усеяна десятками миллионов кремниевых цилиндрических выступов высотой 600 нм и диаметром менее микрона, изменяющими траекторию проходящих через них лучей света. Свет проходит быстрее через цилиндры с меньшим диаметром. Поэтому, варьируя поперечный размер нановыступов, можно получить аналог оптической линзы.

В ранних экспериментах с такой метаповерхностью изображения получались нечёткими на краях. Поэтому авторы скомбинировали две поверхности (каждая выступами наружу) и получили составную плоскую линзу, которая способна захватывать и фокусировать свет в диапазоне углов 70°.

Таким образом данная технология впервые стала пригодной для использования в микроскопах и камерах.

По словам Арбаби, метаповерхности, подобные этой, легко выпускать массово, используя примерно те же технологические процессы, что применяются в производстве микросхем. Плоские линзы диаметром всего несколько миллиметров можно будет естественно интегрировать с КМОП-сенсорами изображений поскольку они состоят из одинаковых материалов.

В дальнейшем, команда планирует интегрировать свои линзы в миниатюрные камеры и микроскопы и доработать их, расширив функциональность и рабочий диапазон частот.