突破性超薄光學鏡頭 能聚焦整個可見光譜

超薄鏡頭,僅需一層鏡片便可聚焦整段可見光。(圖:Jared Sisler/Harvard SEAS )

隨著科技及工程技術的進展,我們可以製造出更微小、更輕量化的器材,且同時不影響其品質,甚至達到更精密的程度。如更精細的積體電路,帶來了更輕量化的電腦、手機,同時增進其運算能力。而哈佛大學一組研究團隊,最近在《自然-奈米技術》( Nature Nanotechnology )上發表了一篇新論文,研究結果有望大幅縮小傳統光學鏡頭的尺寸。

 

傳統鏡頭

當試圖聚焦整段可見光時,會面臨所謂的「色差現象」( chromatic aberrations )的問題。因為可見光的波長介於 390 ~ 700 nm 。當不同波長的光通過鏡片時,在介質中會有不一樣的速度,而使得不同顏色的光在不同的時間抵達,而產生色差。

傳統鏡頭為處理這現象,會鍍上不同介質、厚度的鏡片去抵消色差現象。結果會使得鏡頭變得更重、尺寸更大,且加工過程複雜。

超薄鏡頭

而此研究團隊,以二氧化鈦( titanium dioxide )作為材料,使用奈米技術成功製造出革命性的超薄鏡片。這鏡片只有一片紙的厚度,可聚焦整段可見光波長的光,且在同時間抵達焦點,避免了色差現象。

此論文的作者之一,費德里科·卡帕索( Federico Capasso )解釋:「超薄鏡頭比起傳統鏡頭更加的輕薄,且易於製造。這項研究突破了過去試圖聚焦可見光的問題,將是一大進展。」

未來應用

儘管這項技術還在初期階段,但由超薄鏡頭所提供的影像品質已可以勝過傳統鏡頭了。而因為其尺寸及精簡的設計,將會大幅改善過去光學鏡頭的難以大量生產的問題。研究團隊目前正試圖將鏡頭應用上一般的光學設備,如相機等等。未來將有可能為 Google 的虛擬實境設備開啟新的可能。

 

參考資料

  1. Chen, W. T., Zhu, A. Y., Sanjeev, V., Khorasaninejad, M., Shi, Z., Lee, E., & Capasso, F. (2018). A broadband achromatic metalens for focusing and imaging in the visible. Nature Nanotechnology. doi:10.1038/s41565-017-0034-6
  2. Georgiou, A. (2018, January 02). Scientists develop a tiny lens which could revolutionise Virtual Reality. Retrieved January 03, 2018. IBTIMES
Kyle
編輯,臺灣科技大學材料科學與工程系學生,平日喜歡閱讀、騎車,衝浪。

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