Физики из Гарвардского Университета разработали плоскую линзу, которая фокусирует свет на трех длинах волн без хроматических искажений. Ее описание опубликовано в Science.
Линза представляет собой плоскую поверхность с распределенными на ней микроскопическими антеннами – специальными устройствами, которые преломляют свет. Системы таких резонаторов называют метаматериалами — их отличительным свойством является то, что их свойства прежде всего определяются структурой, а не химической природой. Метаматериалы используются, например, для создания плащей-невидимок.
В данном случае ученые использовали систему микроскопических резонаторов для того, чтобы получить апохроматическую линзу — устройство, которое на трех разных длинах волны фокусирует свет в одной и той же точке. Такие линзы обладают очень низкими хроматическими искажениями (аберрациями).
Обычная стеклянная линза всегда вносит искажения в фокусировку за счет того, что свет на разных длинах волн имеет разный коэффициент преломления. Однако инженеры давно научились компенсировать это искажение введением дополнительных элементов в оптическую систему. Такие элементы состоят из стекла другого состава и свет разных длин волн искажается в них по-другому, что и позволяет компенсировать хроматические аберрации. Если при этом фокус пучка совпадает на двух длинах волн, такие линзы называют ахроматами, если на трех (как в новой плоской линзе) — апохроматами. Существуют также суперапохроматы, у которых в одной точке сходится свет четырех разных длин волн.
Однако все подобные системы, сделанные на основе стекла и других прозрачных минералов во-первых, довольно громоздки, а во-вторых, очень дороги. Использование плоских линз из математериалов обещают существенно облегчить оптические устройства и сделать их дешевле – конечно, при условии массового производства.