Российские ученые предложили новый способ выявления искажений волнового фронта — особой поверхности, где все точки световой волны находятся в одной фазе. Подобные искажения существенно ухудшают качество изображения в оптических приборах: от телескопов и микроскопов до медицинских систем диагностики. Об этом «Жуковский.Life» рассказали в пресс-службе Российского научного фонда.
Благодаря новой технологии измерять эти аберрации стало возможно в гораздо более широком диапазоне, что открывает перспективы для усовершенствования работы приборов в астрономии, офтальмологии и других сферах.
Волновые аберрации возникают, когда свет проходит через неоднородную атмосферу, дефектные элементы или сложные оптические устройства. Это особенно критично для наблюдения космоса, где нужна максимальная детализация изображения. Прежние методы, например интерферометрия, ограничены при сильных искажениях или сложных вибрациях, а сами измерения требуют качественного оборудования и времени.
Исследователи из Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева и Курчатовского института создали гибридный дифракционный оптический элемент. Этот прибор объединяет классическую линзу с дифракционной структурой — микроскопическим рельефом, который рассеивает и перенаправляет свет. Такое сочетание позволяет визуализировать и определять степень аберраций от 5 до 50% длины волны.
Когда искаженный свет проходит через новую линзу, на выходе появляется особая картина из световых пятен. При малых аберрациях признаком становится засвет в центре этой картины, а при больших — смещение и деформация световых пятен. Анализируя рисунок, можно вычислить тип и величину искажения.
Производство такой линзы возможно с использованием уже известных технологий, например, с помощью кварцевых подложек и создания микрорельефа. Чтобы ускорить обработку результатов, ученые разработали специальный алгоритм — он быстро находит параметры аберраций даже в сложных условиях.
Разработка может применяться для коррекции изображения в телескопах, микроскопах и приборах для диагностики зрения. Новый оптический элемент обещает стать важной частью современных технологий, позволяя получать более чистые и детализированные изображения. В ближайшем будущем ученые планируют использовать искусственный интеллект для автоматизации анализа искажений и приступить к производству линз для широкого внедрения в различных областях.
Разработаны компактные оптические фильтры с использованием серебра и кварца. Оптические фильтры служат для избирательного пропускания световых волн определённого диапазона и широко применяются в телекоммуникациях, медицинской диагностике и спектроскопии.