Ciencias

La revolucionaria ‘placa espacial’ puede eliminar las lentes de las cámaras tradicionales

Los investigadores de la Universidad de Ottowa han desarrollado un concepto que reduciría el tamaño de las lentes en un gran margen y eliminaría efectivamente el tamaño de la óptica moderna si se combinara con para metalentes. El equipo no abordó los elementos de la lente en sí, sino el espacio entre ellos.

Los investigadores explican que los últimos siglos de trabajo óptico se han basado en el refinamiento y la combinación de lentes para controlar mejor el rendimiento óptico. En base a esto, la nanotecnología relativamente nueva ha permitido el desarrollo de lentes de metal que tienen la capacidad de reducir la óptica en gran medida.

Pero en el desarrollo de las metalentes no se aborda la necesidad de espacio entre los elementos ópticos. No importa cuán pequeña sea una lente, todavía depende del espacio para producir imágenes. Este espacio siempre será un obstáculo para la miniaturización a menos que se aborde directamente.

Como se describe en el resumen del artículo de investigación, los investigadores abordan incisivamente la cuestión del espacio, presentando el concepto y demostrando experimentalmente una “placa espacial” óptica.

“… Una óptica que propaga la luz de forma eficaz a una distancia que puede ser considerablemente mayor que el grosor de la placa. Dicha óptica reduciría los futuros sistemas de imágenes, abriendo la posibilidad de cámaras monolíticas ultradelgadas. En términos más generales, se puede aplicar una placa espacial para miniaturizar dispositivos importantes que manipulan implícitamente el perfil espacial de la luz, por ejemplo, concentradores solares, colimadores para fuentes de luz, componentes ópticos integrados y espectrómetros ”.

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El equipo, dirigido por el Dr. Orad Reshef, investigador posdoctoral senior en el Grupo Robert Boyd, y el Dr. Jeff Lundeen, presidente de Quantum Photonics Research Canada y profesor asociado en el Departamento de Física de la Universidad de Ottawa, hablaron con Phys y explicó que el equipo quería observar cómo la luz se dispersa entre los elementos ópticos y abordar aspectos de ese proceso sobre los que los elementos de la lente no pueden hacer nada.

En una entrevista, el Dr. Reshef dijo que la luz se dispersa naturalmente cuando viaja, y todos los dispositivos ópticos que se utilizan hoy en día dependen de esta dispersión para funcionar. Como ejemplo, señala la gran brecha entre el ocular y la lente del objetivo de un telescopio o la lente de una cámara: ambos dependen de esta distancia y se extienden para funcionar correctamente.

Pero esa brecha, y otras brechas en el diseño de una lente, ocupan mucho espacio, y su equipo ha desarrollado lo que ellos llaman una “placa espacial” que es capaz de tomar la misma dispersión de luz y comprimirla en una “contraparte”. a la lente y, como resultado, permiten que los sistemas de imagen completos sean dramáticamente más pequeños.

“Consideramos lo que sucedería si manipulara la luz en función del ángulo en lugar de la posición de un haz de luz”, dijo el Dr. Lundeen. Phys. “Las lentes actúan a través de la posición del rayo. El ángulo es un dominio completamente nuevo y nadie ha demostrado que pueda usarse para hacer algo particularmente útil. Hemos identificado una aplicación útil, la compresión de espacio. Y luego demostramos que podíamos diseñar y demostrar experimentalmente tableros que hacen precisamente eso. “

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El Dr. Reshef dice que este desarrollo teóricamente permitiría a los fabricantes de lentes reducir todo tipo de dispositivos grandes que antes se consideraban imposibles de miniaturizar.

“Para diseñarlo, necesitamos crear un nuevo conjunto de reglas que sea incompatible con el que se usa en el diseño de lentes. Nadie sabe cuáles son, es como el salvaje oeste ”, dice. “Es sorprendente que los elementos ópticos como las lentes hayan existido durante un milenio y sus reglas de diseño se hayan entendido bien durante más de 400 años, pero todavía estamos descubriendo nuevos elementos ópticos fundamentales para la obtención de imágenes”.

La placa espacial podría funcionar junto con una metalens para reducir significativamente el tamaño de la óptica hasta el punto en que, en gráficos de ejemplo, la lente aparece al nivel del sensor de una cámara.

Los investigadores dicen que actualmente están trabajando en el desarrollo de tecnología de próxima generación para aumentar el factor de compresión y mejorar el rendimiento general.

“Ya tenemos algunos proyectos para incrementar el factor de compresión de cinco a más de 100 veces, y para incrementar la transmisión total. Para seguir haciendo eso, necesitamos crear un paradigma de diseño completamente nuevo ”, dice el Dr. Lundeen.

Mientras los metalanes completamente amenazados eliminar el impacto de la cámara en los teléfonos inteligentes modernos, la placa espacial en combinación con la tecnología de metalentes tiene el potencial de eliminar las lentes modernas completamente. Es un desarrollo posiblemente revolucionario en el campo de la ciencia óptica, y se puede leer el informe de investigación completo. aqui.

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Prudencia Febo

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