Технополис завтра
Самое важное. Самое полезное. Самое интересное...
Новости Интересное

Металинзы сфокусируют свет в фигуру произвольной формы

Источник: N+1
12.07.2019
M. Ye et al. / arXiv.org, 2019

Физики теоретически рассчитали и на практике продемонстрировали способность наноструктурированных поверхностей — металинз — фокусировать свет не в точку, а в фигуры сложной формы. Для демонстрации авторы показали металинзы с фокусами в виде букв U и M.

Среди потенциальных применений таких устройств может быть производство микроэлектроники, где свет используется для создания необходимых рисунков на поверхности полупроводника в процессе фотолитографии, пишут ученые в препринте на arXiv.org.

Задачей обычных собирающих линз в оптике является изменение траекторий лучей света, которое приводит к концентрации его энергии. Идеальная геометрическая линза фокусирует падающую плоскую волну в одну точку. В реальности существует масса отклонений, связанных с неидеальностью приборов, зависимостью коэффициента преломления от длины волны, волновой природой света и другими.

В последние годы активно развивает область метаматериалов — структурированных на небольшом масштабе тел, в которых строение сильно влияет на взаимодействие с возмущениями. В частности, при помощи подобных веществ ученые пытаются воплотить в реальность аналог шапки-невидимки, то есть устройства, которое меняет ход лучей, заставляя их огибать расположенную внутри область.

Примечание Владимира Зыкова. Читайте также: Истребители. Поколение Next: Часть 1. Невидимки

Из метаматериалов можно сделать металинзу, которая будет фокусировать свет подобно обычной. Вместе с этим, ее можно наделить дополнительными свойствами, такими как различное преломление в зависимости от поляризации, преодоление стандартного для обычной оптики дифракционного предела и другие. При этом такое изделие является плоским, компактным и весит намного меньше традиционного аналога.

В работе под руководством Мао Е (Mao Ye) из Мичиганского университета предлагается совершенно новое применение металинзам, которое идет вразрез с логикой развития оптики — вместо попыток сконцентрировать пучок света в как можно меньшую область, авторы предлагают делать приборы с фокусами произвольной формы.

Идея новой металинзы заключается в комбинации множества мотивов, каждый из которых фокусирует свет в определенную небольшую область. Параметры подбираются таким образом, чтобы соседние фокальные пятна перекрывались, в результате чего можно сформировать фокус сколь угодно сложной формы. В качестве демонстрации авторы создали относительно простые фокусы в виде букв M и U.

Структура новой металинзы, формируемое ей изображение и его попреченый профиль интенсивности. M. Ye et al. / arXiv.org, 2019

В традиционном смысле как прибор для построения изображения такая линза бесполезна, но исследователи и не преследовали такой цели.

Примечание от Фандора.

Фигасе...
Это просто супер!
Перецептрон - распознавалка с оптической скоростью!

ХИНТ: вот тут - https://fan-d-or.livejournal.com/161337.html - я давал ссылки на две книжки по теме работы мозга.
И в оных однозначно прописан алгоритм работы в первую очередь зрительного канала, но и все остальные работают на том же принципе, только подключены к разным первичным датчикам.

Так вот - смысл в том, что специальные нейронные структуры (двух и трёхслойные), раскладывают первичный образ (связная совокупность исходных сигналов) на элементы-примитивы.

И такая металинза - готовый элемент подобного анализатора, только в оптическом диапазоне. И с соответствующей скоростью обработки.
То есть, мгновенное распознавание любых сложных образов.

Скорость работы нейронов - миллисекунды, а скорость оптики - на несколько (много) порядков выше.
Порядков, Карл!

Оптоника - рулёззз!

Они считают, что их разработка может пригодиться там, где необходимо формировать луч определенной формы. В частности, такие задачи возникают при лазерной резке и отжиге, селективной кристаллизации и других производственных процессах.

Однако главной областью применения физики считают производство полупроводниковых приборов сразу по нескольким причинам. Во-первых, для этого необходимо проводить процесс фотолитографии, который обеспечивает избирательное травление нужного рисунка по поверхности кремниевой пластины. Сегодня используют защитный слой — фотомаску (фотошаблон), которая препятствует облучению закрываемых ею частей. Использование изогнутых фокусов позволит как уменьшить использование фотомасок, так и ускорить процесс фотолитографии. Вторым важным преимуществом является полная совместимость в производстве таких линз с полупроводниковыми микросхемами КМОП.

Ранее ученые смогли разделить фотоны на «левых» и «правых» при помощи металинзы, добились при их участии контроля над направлением излучения и сфокусировали свет во всем видимом диапазоне. В то же время металинзы по некоторым параметрам лишь сейчас начинают догонять традиционную оптику.

Тимур Кешелава


 

Загрузка...

© 2009 Технополис завтра

Перепечатка  материалов приветствуется, при этом гиперссылка на статью или на главную страницу сайта "Технополис завтра" обязательна. Если же Ваши  правила  строже  этих,  пожалуйста,  пользуйтесь при перепечатке Вашими же правилами.