Многослойные металлинзы могут изменить фотосъемку в смартфонах, дронах и спутниках

Художественное изображение многослойной металлинзы Хейгенса. Автор: Optics Express (2025). DOI: 10.1364/OE.564328

Новый подход к созданию многокрасочных линз может привести к появлению нового поколения крошечных, дешёвых и мощных оптических систем для портативных устройств, таких как телефоны и дроны.

Дизайн использует слои метаматериалов для одновременной фокусировки диапазона длин волн из неполяризованного источника и на большом диаметре, преодолевая основное ограничение металлинз, сообщил первый автор статьи Джошуа Джордан из Исследовательской школы физики Австралийского национального университета.

«Наша конструкция обладает множеством преимуществ, которые делают её применимой в практических устройствах. Её легко производить, поскольку она имеет низкое соотношение сторон, и каждый слой можно изготавливать отдельно, а затем собирать вместе», — отметил Джордан.

Металлинзы имеют толщину в доли ширины волоса, что на порядки тоньше обычных линз. Изначально команда пыталась фокусировать несколько длин волн одним слоем, но столкнулась с фундаментальными ограничениями.

«Мы поняли, что нам нужна более сложная структура, что привело к многослойному подходу», — объяснил исследователь.

Джошуа Джордан работает над теоретическими аспектами своего исследования. Автор: Доктор Фил Дули, ANU

С помощью алгоритма обратного проектирования команда создала библиотеку элементов метаматериала в различных формах: закругленные квадраты, четырехлистные клеверы и пропеллеры. Эти крошечные структуры, высотой около 300 нм и шириной 1000 нм, охватывают полный диапазон фазовых сдвигов.

Многослойный подход ограничен максимум пятью различными длинами волн, но способность металлинз собирать много света станет большим преимуществом для портативных систем формирования изображения.

«Металлинзы, которые мы разработали, идеально подходят для дронов или спутников дистанционного зондирования Земли, поскольку мы старались сделать их как можно меньше и легче», — заключил Джордан.