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哈佛大学开发出超透镜 可能会给VR带来革命

2018-1-13 17:39| 发布者: 中国航拍网| 查看: 278| 评论: 0

简介:哈佛大学的科学家团队开发出一个“超透镜”,它可以将可整个光谱的可见光(包括白光)聚集于一个点。所谓超透镜,就是在平面表面上用纳米材料聚集光线。它可能会成为一种革命性的技术,替代光学设备正在使用的透镜, ...

哈佛大学的科学家团队开发出一个“超透镜”,它可以将可整个光谱的可见光(包括白光)聚集于一个点。

所谓超透镜,就是在平面表面上用纳米材料聚集光线。它可能会成为一种革命性的技术,替代光学设备正在使用的透镜,这种弯曲透镜很笨重。现有的超透镜聚焦光线时受到光谱的限制。

哈佛开发的超透镜可以将整个可见光谱的光聚集在同一点,分辨率很高。如果使用传统透镜,要做到只有将多个透镜堆叠。

要将整个可见光谱的光和白光聚焦是一件很难的事,因为不同波长的光穿过材料时速度是不同的。例如,红色波长的光穿过时速度比蓝色要快,所以两种颜色的光抵达同一位置时时间不一致,结果就会出现不同的焦点。最终我们看到的图像就会扭曲,形成“色差”。

为了化解色差问题,相机与光学仪器会用厚度不同的多个弯曲透镜和材料来纠正色差,结果导致设备很臃肿。

哈佛教授卡帕索(Federico Capasso)解释说:“与传统透镜相比,超透镜优势明显。超透镜很薄,容易制造,成本低。我们的技术可以让超透镜更具优势,覆盖整个可见光,这是一大突破。”

哈佛技术发展办公室( Harvard Office of Technology Development)负责保护与项目有关的知识产权,它已经将技术授权给一家创业公司,让它开发商用产品。

卡帕索团队用二氧化钛纳米纤维(titanium dioxide nanofins)平等聚焦不同波长的光,终结色差问题。之前的研究发现,虽然技术可以聚焦不同波长的光,但要在不同的距离改变纳米纤维的形状、宽度、距离和高度。

新技术不一样,研究人员开发了配对纳米纤维单元,可以同步控制不同波长光线的速度。配对纳米纤维在超颖表面(metasurface)上控制折射率,当光穿过不同的纳米纤维时,可以让调节延迟时间,这样就能确保所有波长的光在同一时间抵达同一焦点。

另一位研究人员魏廷辰(Wei Ting Chen,音译)解释称:“要想设计出消色差宽波段透镜有一个很大的挑战,不同波长的光从超透镜的不同位置出发,要让它们在同一时间抵达同一焦点太难了。我们将纳米纤维配对,以二合一形式结合,就可以在纳米材料中改变光线速度,确保所有波长的可见光聚焦于同一点,用一个超透镜就能做到。与传统合成消色差透镜相比,新设计可以大大削减组件的厚度,设计也更简单。”

联合作者亚历山大·朱(Alexander Zhu)说:“使用消色差透镜,我们可以显示高质量、白光图像。这样我们就朝着目标前进了一大步,也就是将组件放进普通光学设备,比如相机。”

接下来研究人员的目标是扩大透镜,让直径达到1厘米。如果真的做到了,透镜就可以用在VR/AR设备上。

对于VR来说,这是一门革命性的技术,因为从理论上讲,有了新透镜即使头盔安装很薄很便宜的显示屏,也可以用很高的分辨率显示所有色彩的光,就像我们在自然世界看到的色彩一样。最终,我们用一个平面镜头就可以让彩虹的所有色彩在更小、更便宜、更棒的头盔上显示.

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