Гарвардская школа инженерных и прикладных наук им. Джона Полсона (SEAS) создала первые цельностеклянные металинзы диаметром всего 10 см.
Разработанная металинза продемонстрировала перспективность получения изображений высокого разрешения небесных тел, таких как Солнце, Луна и даже некоторые далекие объекты. Учитывая растущий интерес на январь 2024 года к получению изображений небесных объектов, инновационные металинзы могут стать решающим фактором в разработке оптики для телескопов нового поколения.
Федерико Капассо и команда SEAS начали исследование в 2019 году, разработав металинзы сантиметрового размера с помощью проекционной литографии в глубоком ультрафиолете (DUV). Этот метод включает в себя вытравливание рисунка наноструктуры непосредственно на стеклянной пластине. Однако команда изначально столкнулась с проблемой разработки более крупных металликов для астрономической съемки.
По словам соавтора Джун-Сух Парк, существует серьезное ограничение в использовании литографии, так как эти инструменты используются для производства компьютерных чипов, поэтому размер чипов не превышает 20-30 мм. Чтобы сделать линзу диаметром 100 мм, нам нужно было найти способ обойти это ограничение. Для того чтобы преодолеть эту инженерную проблему, мы использовали технологию проекционной литографии DUV для плавного слияния многочисленных узоров из нанопилястр.
Этот подход показывает, что данная технология может за считанные минуты отпечатать 18,7 млрд персонализированных наноструктур на 10 см круглой поверхности. Используя ту же проекционную литографию DUV, можно будет производить метаоптику большого диаметра с коррекцией аберраций или даже большие линзы на стеклянных пластинах большего диаметра, поскольку соответствующие инструменты для литья CMOS становятся все более доступными в промышленности.
Сочетание этих достижений в области шаблонирования и травления позволило создать цельностеклянные металлические линзы с улучшенными возможностями получения изображений для астрономических наблюдений. Ученые продемонстрировали эффективность новых линз при получении изображений близлежащих небесных объектов в видимом диапазоне длин волн. Новые металинзы были закреплены на штативе с цветным фильтром и датчиком камеры на крыше Гарвардского научного центра. В ходе демонстрации команда успешно сняла Солнце, Луну и слабую туманность, находящуюся на расстоянии около 2590 световых лет от Земли. В другом эксперименте исследователи просто использовали металинзы для получения изображения скопления солнечных пятен. Удивительно, но полученное изображение почти полностью совпало с изображением тех же самых солнечных пятен, полученным НАСА.
Что касается долговечности, то металинзы демонстрирует устойчивость, выдерживая как экстремальную жару, так и холод. Кроме того, металинзы способны выдерживать сильные вибрации, возникающие во время космического запуска, не повреждая и не ухудшая оптические характеристики.
