告別彎曲透鏡:新型透鏡是扁平的

有一天它可以印刷在柔性塑膠上,用於纖薄、可彎曲的小工具

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形狀柔和彎曲的扁豆是形狀相似的透鏡的名稱由來。然而,未來的相機可能會依靠扁平透鏡來聚焦光線。物理學家在平面透鏡方面取得了重大進展,這種透鏡可以散射和彎曲光線,而無需凸起。

當我們夢想著可以捲起來或滑入口袋的智慧手機時,實驗室研究人員已經在柔性電路、電池和顯示器方面取得了進展。然而,毫米厚的相機鏡頭成為了障礙,尤其是在需要矯正鏡片來克服缺陷以避免產生模糊影像的情況下。

2012年,物理學家兼工程師費德里科·卡帕索和他在哈佛大學的同事推出了一種簡陋的扁平超薄透鏡,這是一項重大突破。儘管缺乏曲率,但這種玻璃薄片可以透過微小的矽脊來聚焦光線,這些矽脊密集而精確地排列,以特定的、計算好的方向彎曲入射波(上圖)。但這種透鏡只能在一種顏色的波長下工作——而且精度不高。


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最新的版本於2月份在《科學》雜誌上線上詳細介紹,已經超越了概念驗證階段:它可以完美地聚焦紅色、綠色和藍色光,這些光可以組合起來產生彩色影像。該團隊此後製作了一個更大的原型,“它的工作原理與預測完全一致,”卡帕索說。這種透鏡可以減少攝影、顯微鏡和天文裝置的體積和成本。而且有一天它們可以印刷在柔性塑膠上,用於纖薄、可彎曲的小工具。科學家們正在與谷歌和其他科技公司洽談。谷歌[x]的首席光學架構師伯納德·克雷斯說,這種低調的透鏡將對新型緊湊、輕便的顯示器和成像系統非常有用。

問題是,如果它看起來不像扁豆,還能稱之為透鏡嗎?

Prachi Patel 是一位居住在匹茲堡的自由撰稿人。她撰寫關於能源、材料科學、奈米技術、生物技術和計算的文章。

更多作者:Prachi Patel
大眾科學雜誌 第312卷 第5期本文最初以“透鏡降臨”為標題發表於大眾科學雜誌 第312卷 第5期 (), 第22頁
doi:10.1038/scientificamerican0515-22b
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