Ученые создают телескоп с плоской линзой

Изображение Луны на втором снимке может показаться не таким уж впечатляющим, но оно абсолютно поразительно с технической точки зрения. Что делает снимок таким уникальным, так это то, что он был сделан с помощью телескопа с использованием абсолютно плоской линзы.

Фото из открытых источников / Исследовательская группа PSU демонстрирует свои металлические линзы. Слева направо – аспиранты Лидан Чжан, Шэнъюань Чанг, доктор медицинских наук Тарек Рахман и профессор Синцзе Ни / Фото: Jeff Xu / Penn State

Данный тип линз, называемых металлическими линзами, существует уже некоторое время, но команда исследователей из Университета штата Пенсильвания (PSU) недавно изготовила самый большой из когда-либо существовавших. При восьми сантиметрах в диаметре она была достаточно большой, чтобы ее можно было использовать в реальном телескопе, и получился приведенный ниже снимок Луны.

Металлические линзы производились и раньше, но обычно только в миллиметровом масштабе. Они используют наноструктуры, выгравированные на поверхности самой линзы, заставляя свет, проходящий через них, фокусироваться в центральной фокусной точке, подобно тому, как это делает изогнутая поверхность типичной линзы, используемой в оптике.

Фото из открытых источников

Одной из причин, по которой другие металлинзы до сих пор были относительно небольшими по масштабу, является сложность создания этих наноструктур на более крупной структуре линзы.

Для этого команда PSU использовала альтернативный производственный процесс, называемый глубокой ультрафиолетовой (DUV) фотолитографией. Обычно его используют для создания высокоскоростных компьютерных чипов. По сравнению с обычным процессом создания металлических линз электронно-лучевой литографии, DUV имеет несколько преимуществ.

Во-первых, этот процесс повторяется с высокой скоростью. Команде, возглавляемой доктором Синцзе Ни удалось покрыть поверхность круга диаметром 4 см наноструктурированными антеннами – и разбить ее на управляемые части. Эти фрагменты оказались областями пластины размером 22 x 22 мм, и затем они нанесли необходимые структуры антенны на линзу с помощью DUV-системы в Корнелле.

Вторым преимуществом является то, что DUV способен последовательно воспроизводить мелкие детали. Данный процесс используется для создания транзисторов на компьютерном чипе, но в этом случае наноструктурированные антенны могут быть изготовлены с тем же уровнем точности.

Астрономия - не единственное практическое применение этих больших металлических линз. Несмотря на их повсеместное распространение, линзы камеры мобильного телефона по-прежнему изогнуты. Обычно на самых тонких моделях сотовых телефонов можно увидеть выступ рядом с объективом камеры. С настоящим металлическим объективом, который работает так, как задумано, эти проблемы могут быть устранены, что приведет к обширной базе установок, если производители мобильных телефонов заинтересуются. И астрономы-любители, и профессиональные астрономы, вероятно, также смогут получать гораздо качественные снимки Луны.