Физики из Амстердамского университета и Стэнфордского университета создали удивительно тонкую линзу, которая может изменить очки дополненной реальности будущего
Физики из Амстердамского университета и Стэнфордского университета создали ультратонкую линзу, которая может изменить будущее очков дополненной реальности.
Что такое линза?
Линза — это устройство, которое преломляет и фокусирует свет, позволяя нам видеть объекты ближе или более четко. Возьмем, к примеру, очки для чтения. Линзы в них изогнуты, а это значит, что лучи света, проходящие через них, изгибаются дважды: один раз при входе в линзу и один раз при выходе из линзы. Это заставляет объекты казаться больше и ближе, помогая людям видеть более четко. Этот подход работает хорошо, но имеет свои ограничения, особенно с точки зрения размера и веса объектива.
Новый прорыв
В новой работе исследователи применили другой подход, используя специальный материал под названием дисульфид вольфрама (WS2) для создания плоских линз. Линза очень тонкая, толщиной всего три атома, и использует дифракцию света, а не преломление.
В частности, плоская линза состоит из концентрических колец WS2, образующих так называемую «линзу Френеля». Вместо использования изогнутой поверхности для преломления света используются маленькие кольца для фокусировки света за счет дифракции. Это похоже на использование крошечных препятствий для перенаправления света в фокус.
Линза также работает с использованием квантовых эффектов.
Когда свет попадает на WS2, генерируются экситоны (пары электронов и дырок), и свет повторно излучается, тем самым улучшая фокусирующую способность линзы.
Проще говоря, когда свет попадает на линзу, он возбуждает электроны в WS2. Эти электроны переходят на более высокие энергетические уровни, оставляя после себя положительно заряженные дырки. Эти электронно-дырочные пары, называемые экситонами, излучают свет посредством рекомбинации, что помогает более эффективно фокусировать свет. Это квантовое явление позволяет линзам лучше всего работать при определенных длинах волн света.
Каковы преимущества и области применения?
Одной из уникальных особенностей этой линзы является то, что она пропускает большую часть света без помех и концентрирует небольшое количество света. Это делает его идеальным для очков дополненной реальности, где важно четко видеть при отображении дополнительной информации.
Представьте себе очки, которые позволяют вам видеть реальный мир, одновременно отображая наложенную цифровую информацию, например инструкции по навигации или уведомления. По сути, это нововведение может сделать очки легче и тоньше, не жертвуя при этом четкостью изображения. Лишь небольшая часть света будет использоваться для отображения необходимой информации, остальной свет будет свободно проходить через линзы.
Исследователи, публикующие результаты исследований в журналах Сейчас предпринимаются попытки сделать эти объективы более универсальными, используя напряжение для регулировки фокуса. Это значит, что в будущем фокус света в линзе можно будет регулировать, просто меняя небольшое количество заряда. Это откроет двери для множества новых приложений не только для очков дополненной реальности, но и для других оптических устройств, где важны гибкость и точность.
