新的超薄液晶Metalens提供电动变焦

超薄,电调谐金属

由康奈尔和三星工程师开发的超超薄,电动调谐金属的概念性渲染。信用:Daniil Shilkin

来自康奈尔的应用和工程物理学学院的研究人员和三星的先进技术研究所创造了一款熟悉的Metalens - 一种超级材料镜头 - 这可以使用电压来专注而不是机械移动其组件。

概念证明打开了一系列紧凑的变形镜片,以便在许多成像应用中使用,例如卫星,望远镜和显微镜,其传统上使用使用机械部件调整的弯曲透镜聚焦光。在某些应用中,移动传统玻璃或塑料透镜以改变焦距,由于空间,重量或大小考虑,根本不实际。

金属纤维是纳米天线或谐振器的扁平阵列,小于微米厚,可作为聚焦装置。但到目前为止,据梅丽莎博世博士,博士生和第一作者详细说明美国化学学会杂志的研究,它的焦距难以改变。纳米字母

在三星和康奈尔研究人员之间的合作中开发的创新,涉及将金属与液晶的良好技术合并,以定制金属的局部相位响应。这允许研究人员通过改变施加在装置上的电压来改变受控方式以受控方式变化的焦点。

“这种组合在我们希望和预测的情况下致力于,”博世表示,在本文应用与工程物理学和高级作者教授的基因尼斯科特师实验室。“它导致超薄,电动可调谐镜头,能够连续变焦和高达20%的总焦距换档。”

根据Bosch的说法,三星研究人员希望开发用于增强现实眼镜的技术。她看到了许多其他可能的应用,例如替换卫星,航天器,无人机,夜视护目镜,内窥镜和其他应用程序上的光学镜头,其中节约空间和重量是优先事项。

Maxim Shcherbakov,硕士班斯副委员会在什氏实验室和本文的通讯作者中表示,研究人员在过去十年中将液晶与纳米结构结婚,但没有人将这种想法应用于镜片上。现在,集团计划继续该项目并提高原型的能力。

“例如,”Shcherbakov说:“这个镜头在单个波长,红色工作,但是当它可以穿过颜色谱 - 红色,绿色,蓝色时,它会更有用。

康奈尔研究组现在正在使用现有平台作为起点开发Metalens的多波长变形版本。

“其他波长的优化过程与红色的优化过程非常相似。在某些方面,最艰难的一步已经完成了,所以现在这只是建立在已经完成的工作的问题,“博世说。

参考:“基于液晶嵌入式电介质元刷的电动变量透镜”由Melissa Bosch,Maxim R.Shcherbakov,Kanghee Won,Hong-Seok Lee,Young Kim和Gennady Shvets,2021年4月26日,纳米字母
DOI:10.1021 / ACS.NANOLETT1C00356

这项工作得到了三星高级技术研究院的全球研究外展计划,部分是由康奈尔材料研究所的康奈尔研究,并于国家科学基金会和美国海军研究办公室提供资金。

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