Ученые из России совместно с китайскими и арабскими специалистами создали миниатюрную линзу, которая способна регулировать интенсивность проходящего сквозь нее излучения. Ее свойства имеют большое значение для перспективных коммуникационных технологий и медицинской аппаратуры, говорится на сайте Десятилетия науки и технологий в России.
Основой нового тонкого и гибко регулируемого прибора служит зональная пластина Френеля — плоская линза толщиной всего лишь 40 нанометров. Она состоит из углеродных нанотрубок, свойства которых контролируются слабым электрическим током. Ток проходит через окружающую пластину электрохимическую ячейку.
Сообщается, что опытный образец «умной» линзы успешно прошел лабораторные испытания и получил патент. Теперь разработчики трудятся над улучшением быстродействия системы и созданием конструкций из множества линз с раздельно управляемыми фокусами. В проекте участвуют специалисты Центра фотоники и и 2D-материалов МФТИ, Сколтеха, ИТМО, ИОФ РАН, ИФТТ РАН и научных центров Китая и ОАЭ.
По данным источника, основной движущей силой исследования стало стремление разработать линзу с возможностью динамического управления ее характеристиками. Такая технология открывает путь к внедрению адаптивной оптики в медицинскую диагностику, системы безопасности и связь следующего поколения.
«Например, представьте медицинский аппарат, который импульсно подает излучение для исследования влияния отклика биологических тканей на мощность терагерцового излучения. Или систему связи 6G, которая динамически распределяет мощность между пользователями в толпе так, чтобы у всех был стабильный сигнал. Кроме того, динамическая перестройка интенсивности — это основа модуляции терагерцового излучения, необходимая для систем телекоммуникаций. Наше изобретение — шаг к тому, чтобы воплотить эти технологии в реальность», — комментирует Мария Бурданова, старший научный сотрудник Центра фотоники и 2D-материалов МФТИ.
Обычные линзы формируют фокус благодаря различиям в фазах света, что определяет неизменную и жесткую форму линзы. В отличие от них, дифракционный элемент, подобный плоской зонной пластине Френеля, формирует поток света за счет набора концентрических колец. Они действуют подобно фильтрам, пропуская только те волны, которые, накладываясь и усиливая друг друга, образуют четкое и резкое изображение в точке фокуса.
Свойства подобной линзы можно изменить простым изменением напряжения: подача тока величиной от −2 до +2 вольт вызывает перемещение ионов внутри жидкости, формирующей двойную ионную оболочку вокруг пленки из нанотрубок. Благодаря этому пленка насыщается электрическими зарядами и меняет оптические характеристики. Она становится либо более прозрачной, либо менее прозрачной для терагерцового излучения. Таким образом, появляется возможность удаленно плавно управлять интенсивностью лучей в диапазоне от −20% до +15%, меняя степень прозрачности зоны фокуса.
Ранее в России разработали метод для повышения эффективности солнечных батарей.
