کوی دانش - kooy

«متا لنز» با قابلیت کار در طیف مرئی و مشاهده ای کوچک تر از طول موج نور

«متا لنز» با قابلیت کار در طیف مرئی و مشاهده ای کوچک تر از طول موج نور
17 خرداد
13:15 1395
محققان از اولین لنز مسطحی پرده برداری نموده اند که با بهینگی بالا و در محدوده طیف نور مرئی کار می کند و کل طیف رنگ ها از قرمز تا آبی را نیز پوشش می دهد. این لنز قادر است ویژگی های هایی در حد مقیاس نانو را، به واسطه فواصلی که کوچکتر از طول موج نور هستند جدا کند. لنز مزبور از آرایه فوق نازکی از هادی موج (waveguide) ریز استفاده می کند که نامش متا سطح می باشد و نور را به هنگام عبور از میان خود خم می کند. این لنز مسطح فوق نازکِ دارای بهینگی بالا می تواند جایگزین لنزهای سنگین و بزرگ موجود در گوشی های هوشمند، دوربین ها و تلسکوپ ها شود.

تصویر فوق یک متا لنز فوق نازک را نشان میدهد. لنز مزبور متشکل از نانوفین هایی از جنس دی اکسید تیتانیوم (بر روی لایه ای شیشه ای) می باشد. متا لنز، نور فرودی را (ورود از پایین و انتشار به سمت بالا)  بر روی یک نقطه (منطقه زرد) متمرکز می سازد که کوچکتر از طول موج فرودی می باشد. 
لنزهای انحنادار شبیه آنهایی که در دوربین یا تلسکوپ ها به کار می روند، به منظور کاهشِ به هم ریختگی ها و تولیدِ تصویری شفاف، به صورت توده ای کار گذاشته می شوند. به همین خاطر است که تلسکوپ های قدرت بالا اندازه بزرگی داشته و لنزهای تله فوتو نیز دراز هستند.  
هرچند فناوری لنزها راه درازی را پیموده است، هنوز مشکل بتوان لنز نازک و فشرده ای را ساخت (برای دانستن منظور این جمله، خوب است انگشت خود را پشت گوشی همراه خود بکشید) اما اگر بتوان چند لایه لنز را با یک لنز مسطح جایگزین کرد چه؟


محققان دانشکده مهندسی و علوم کاربردی (SEAS) جان ای پالسون هاروارد، اولین لنز مسطح را که با بهینگی بالا و در حدود طیف نور مرئی کار می کند رونمایی کرده اند، این لنز کل طیف رنگ ها از قرمز تا آبی را دربرمی گیرد. همینطور لنز مزبور می تواند ویژگی هایی در حد مقیاس نانو را به واسطه فواصلی که کوچکتر از طول موج نور هستند جدا کند. در لنز یاد شده از آرایه فوق نازکی از هادی موج  که با نام متاسطح شناخته می شود استفاده شده که نور را به هنگام عبور از میان خود همانند لنزهای انحنادار خم می کند. نتایج تحقیق مزبور در ژورنال ساینس منتشر شده است. 
به گفته فدریکو کاپاسو، پرفسور علوم کاربردی در رابرت ال والاس و محقق ارشد وینتون هِیز در زمینه مهندسی الکتریک  و نویسنده ارشد مقاله: "فناوری کشف شده بالقوه ماهیت انقلابی دارد، زیرا در طیف مرئی کار می کند، بدین معنا از ظرفیت لازم برای جایگزینی لنزها در انواع ابزارها از میکروسکوپ ها گرفته تا دوربین، صفحات نمایش و گوشی های همراه برخوردار است. در آینده نزدیک، متا لنزها در مقیاس گسترده و با کسری از هزینه لنزهای مرسوم با بهره گیری از تکنیکهای ریخته گری تولید خواهند شد که برای تولید ریزپردازنده ها و چیپ های حافظه استفاده می شوند."
به گفته برنارد کرس، Partner Optical Architect در مایکروسافت که نقشی در تحقیق نداشته است: "تاکنون اصلاح انتشار کروماتیک در سطح طیف مرئی، آنهم به صورتی موثر و با استفاده از عنصر اپتیکال منفرد مسطح دور از دسترس می نمود. توسعه متا لنز از سوی گروه Capasso امکان ادغام سیستم های تصویربرداری پهنای گسترده را به شیوه ای بسیار فشرده فراهم آورده و نسل آینده ساب سیستم های اپتیکالی را ممکن ساخته است که مشکلاتی چون وزن، اندازه، قدرت و هزینه  که در صفحات نمایش پوشیدنیِ AR/VR عملکردِ بالا وجود دارند و لازم به رفع شدن هستند را حل و فصل نماید. 
به گفته راب دولین، دانشجوی دکتری در لابراتوار Capasso و نویسنده همکار مقاله، به منظور متمرکزسازی نورهای قرمز، آبی و سبز در طیف مرئی، تیم محققان نیازمند ماده ای بود که نور را جذب و یا پراکنده نسازد.
وی می گوید: "احتیاج به ماده ای داشتیم که نور را با ضریب شکست بالا محدود سازد. همین طور به منظور «قابل درجه بندی بودنِ» این فناوری، ماده مزبور بایستی هم اکنون در صنعت مورد استفاده قرار می داشت."
تیم مزبور از دی اکسید تیتانیوم، ماده ای که از رنگها تا کرم های ضد آفتاب یافت می شود استفاده نموده و آرایه مقیاس نانویی را از نانوساختارهای  نرخ نرم و جنبه بالا خلق نمودند که قلب متا لنز را تشکیل می دهد. 
به گفته محمدرضا خراسانی نژاد، دانشجوی فوق دکتری لابراتوار Capasso و نویسنده اول مقاله: "هدفمان طراحی لنز مسطح منفردی با دیافراگم عددی بالا بود، به این معنی که لنزی را می خواستیم که بتواند نور را داخل نقطه ای کوچکتر از طول موج متمرکزسازی کند. هرچه نور را به صورت فشرده تری بتوان متمرکز نمود آنگاه نقطه کانونی بدست آمده کوچکتر می شود که بالقوه رزولوشن تصویر بدست آمده را ارتقا می دهد."


تیم یاد شده اقدام به طراحی آرایه ای برای جداسازی ساختاری کوچکتر از طول موج نور نمود، که عرض آن حدود 400 نانومتر می باشد. در این مقیاس، متالنز می تواند تمرکز بهتری را نسبت به لنزهای تجاری مدرن فراهم کند.  
بنا به اظهار وی تینگ چن، نویسنده همکار و دانشجوی فوق دکتری در لابراتوار یاد شده: "معمولاً لنزها را با دقت و به صورت دستی پولیش می کنند. هرنوع انحراف در انحنای لنز، هر نوع خطا که طی مونتاژ رخ بدهد موجب کاهش شایان توجه در عملکرد لنز خواهد شد. اما لنزی که ما ارائه دادیم را می شود در یک مرحله تولید کرد، یعنی یک لایه لیتوگرافی اعمال می شود و سپس لنز عملکرد بالا بدست می آید که می توان در هر دستگاهی و هرجا از آن بهره گرفت."
به گفته ولادیمیر ام. شالاو، پرفسور مهندسی کامپیوتر و الکتریک در دانشگاه پوردو که نقشی در این تحقیق نداشته است: "حوزه بسیار جالبِ «متا مواد» ایده های جذابی را در اختیار گذاشته است، اما زمینه های کاربردی این مواد در زندگی روزانه محدود است. راهبرد برگرفته از فناوری که گروه Capasso عرضه داشته، تفاوتی در این میان ایجاد کرده است. این کشف راهگشا یکی از اساسی ترین و مهمترین چالش ها را حل و فصل می نماید و متا لنز طیف مرئی را در اختیار گذاشته که نیاز به دیافراگم عددی بالا و کارایی بالا به طور همزمان را برطرف کرده، امری که به طور معمول دستیابی به آن سخت است."


به گفته خراسانی نژاد یکی از جالب ترین موارد کاربرد این لنزها در اپتیک های پوشیدنی مثل واقعیت افزوده و واقعیت مجازی است.
"در حال حاضر تمام سیستم های تصویری خوبِ بازار دارای وزنی سنگین هستند، زیرا بایستی در قسمت فوقانی این قبیل ابزارها از لنزهای ضخیم به صورت توده ای استفاده شود. این درحالیست که کسی علاقه ندارد حتی کلاه ایمنی سنگین را چند ساعت روی سرش بگذارد. این تکنیک نوین، وزن و حجم را کاهش داده و لنزهای نازک تر از ورق کاغذ را حاصل می کند. بدین صورت امکانات جدیدی در ابزارهای پوشیدنی، لنزهای منعطف تماسی یا تلسکوپ های فضایی تعبیه می شود."
نویسندگان مقاله مزبور تقاضای گواهی حق ثبت اختراع خود را نموده و فعالانه بدنبال فرصت های تجاری سازی آن هستند. 

درباره نویسنده

هنگامه خوش خلق

هنگامه خوش خلق

اینجانب فعالیت خود را به عنوان مترجم از سال 88 و با همکاری با انتشارات طاهریان آغاز کردم .و سپس به عنوان کارمند مترجم با شرکت های مختلفی همکاری داشته ام . در این میان لازم به ذکر است که فعالیت های اینجانب علاوه بر ترجمه کتاب (در آخرین مورد نشر آوند دانش)شامل ترجمه مقالات ، همکاری به عنوان مترجم شفاهی در دوره ها و سمینارهای مختلف و کار به عنوان مسئول مکاتبات و مکالمات خارجی شرکت توسعه اطلاعات بوده است .علاوه بر زبان انگلیسی ، آشنایی متوسط با زبان های اسپانیولی و ترکی استانبولی را نیز دارا می باشم .

 

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

دانشمندان روشی را توسعه داده اند که توسط آن موادی که عموماً در صنایع هوایی و ماهواره ها استفاده می شوند می توانند به خودترمیمیِ شکستها و خش های خود در دمای زیر انجماد بپردازند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

چگونه می توان انرژی خورشیدی را برای استفاده در زمانی که تابش خورشید وجود ندارد ذخیره کرد؟ یک راه حل تبدیل انرژی خورشیدی به هیدروژن توسط الکترولیز آب است. این ایده به این صورت است که از الکتریسیته ای که توسط انرژی خورشیدی (پنلهای خورشیدی) بدست می آید برای تجزیه ملوکولهای آب به اکسیژن و هیدروژن استفاده شود. سپس هیدروژن خالص را می توان بعنوان منبع انرژی الکتریسیته ویا یک منبع سوختی استفاده کرد. اما دقیقاً همینجاست که موضوع پیچیده می شود. حتی با وجود فناوری های مختلفِ تولید هیدروژن و نتایج نوید بخش آزمایشگاهی، هنوز این روش بسیار ناپایدار و گران است و صرفاً برای استفاده های بزرگ تجاری دارای صرفه است. حال، رویکرد جدیدی توسط محققانِ سوئیسی عرضه شده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
تولید سوخت از دی اکسید کربن

تولید سوخت از دی اکسید کربن

در مطالعه ای جدید که توسط دپارتمان انرژی آرگونه از لابراتوار ملی آمریکا و دانشگاه ایلینویز در شیکاگو انجام شد، محققان موفق به یافتن راهی شدند تا با کمک نور آفتاب، دی اکسید کربن را به یک منبع قابل استفاده انرژی تبدیل کنند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

اگر از زمره عاشقان قهوه هستید و در عین حال قارچ هم از چاشنی های همیشگی غذاهای شماست احتمالاً از همین الان تصمیم قطعی برای خرید این دستگاه را خواهید گرفت. این دستگاه جالب توسط آدریان پرز طراح بارسایی طراحی و تولید شده است. دستگاه های قهوه جوش صرفاً دو دهم درصد از قهوه را تبدیل به نوشیدنی می کنند و مابقی بصورت تفاله دور ریخته می شود. گرچه استفاده از تفاله قهوه بعنوان بستری برای پرورش قارچ موضوع جدیدی نیست ولی در پشت دستگاهی که در ادامه بررسی می کنیم تفکر خلاقانه ای وجود دارد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پهپادها بزودی قادر خواهند بود همانند یک پرنده ویا یک حشره بالدار تصاویر محیط را دریافت کرده، پردازش نمایند و بدون نیاز به دخالت نیروی انسانی، رادار وحتی هدایت GPS ماهواره ای راه خود را بیابند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
گوشی بدون حاشیه سونی با دو دوربین 13 مگاپیکسلی

گوشی بدون حاشیه سونی با دو دوربین 13 مگاپیکسلی

سونی در حال ساخت یک گوشی هوشمند اندرویدی جدید با نام Lavender است. این گوشی قرار است که در سمت راست و چپ صفحه نمایش خود هیچ گونه حاشیه ای نداشته باشد. امروز جزئیات جدیدی از این گوشی لو رفته است.

مطالعه متن کامل
Kia Sportage قبل از رونمایی فرانکفورت آفتابی شد.

Kia Sportage قبل از رونمایی فرانکفورت آفتابی شد.

کیا اسپورتیچ با شکل ظاهریِ الهام گرفته از کانسپت KX3 و اتاق بی نظیرش وارد بازار می شود تا با نیسان قشقایی و هوندا CR-V رقابت کند. این اسپورتیچ نسل آینده قبل از رونمایی جهانی در نمایشگاه اتومبیل فرانکفورت که در سپتامبر امسال برگزار می شود، با طراحی جدیدِ جلو و عقب آفتابی شد.

مطالعه متن کامل
نکاتی در مورد محافظت از کودکان در برابر ضرباتی که به سر وارد می شود

نکاتی در مورد محافظت از کودکان در برابر ضرباتی که به سر وارد می شود

مواردی وجود دارد که والدین و مربیان می توانند از ورزشکاران جوان و حتی آنهایی که ورزش نمی کنند در برابر ضربه محافظت کنند. اولین کار می تواند استفاده کودکان از کلاه محافظ مناسب باشد. حتی افراد کم سن و سال نیز باید کلاه مناسب بر سر بگذارند، به شکل فزاینده ای دوچرخه سواران و اسکیت سواران در بیمارستانها بخاطر جراحات ناشی از ضربه بستری می شوند. با اینحال حتی استفاده از کلاه هم نمی تواند باعث محافظت از ضربه شود ولی قطعاً شدت ضربه را به حداقل کاهش می دهد.

مطالعه متن کامل
 Galaxy Xcover 3 یک گوشیِ مقاوم  و درعین حال ارزان قیمت از سامسونگ

Galaxy Xcover 3 یک گوشیِ مقاوم و درعین حال ارزان قیمت از سامسونگ

با وجود عرضه مدل گلکسی اس 6 اکتیو برای دوستداران گوشی های هوشمند از طرف شرکت سامسونگ، این مدل صرفا اندکی کمتر از 700 دلار است. حال این شرکت برای ارائه یک گوشی با همین میزان مقاومت که قیمت کمتری هم داشته باشد نسخه دوم Galaxy Xcover 2 را که سال گذشته از آن رونمایی شد با نام Galaxy Xcover 3 عرضه داشته است.

مطالعه متن کامل
ساخت شبکه های حمل و نقل با الهام از مورچه ها

ساخت شبکه های حمل و نقل با الهام از مورچه ها

محققان دپارتمان ریاضیات دانشگاه اوپسالا با استفاده از مدلسازی ریاضی و داده های میدانی، قواعد بنیادینی را که مورچه ها با استفاده از آنها شبکه های حمل و نقل کم هزینه و کارآمد و درعین حال قدرتمندی را برای خود می سازند دریافتند. مطالعه ای در همین رابطه در ژورنالInterface جامعه سلطنتی به چاپ رسیده است.

مطالعه متن کامل