Nano diziler ışığın yayılmasını kontrol ederek güçlü ultra ince lensler oluşturabilir
İki ince film katmanını nano dizilerle kaplamak, ışığın yayılmasını kontrol edebilir ve böylece güçlü bir ultra ince lens oluşturur. Işığın yayılmasını kontrol eden ultra ince nano yapılı filmler, optik bileşenleri taşınabilir ve giyilebilir elektronik cihazlara entegre etmenin bir yolunu sağlar. KAUST'ın araştırması, bu tür filmlerin çoğunun çarpıtıldığını gösteriyor. Davranışlarını ve performanslarını kontrol etmenin kolay bir yolunu sağlar. Yüzey desenleri ve nano ölçekli yapı dizileri, içinden geçen ışığın doğasını değiştirebilir. Dizideki her öğe, ışığın yerel fazını kontrol eden küçük bir anten gibidir.
Bu, ışık dalgasının salınım döngüsündeki göreceli konumudur ve bu ultra ince katmanlara metal katmanlar denir. Geleneksel cam mercekler gibi ışığı odaklayabildikleri için çok daha kalın olmalarına rağmen aynı zamanda daha güçlüdürler. Bu teknoloji, üretim sınırlamaları nedeniyle geleneksel lensler için imkansız olan, piksel piksel ışık şeklini serbestçe şekillendirebilir.
Metalens teknolojisi, profesyonel refleks kameralarda kullanılan devasa lens bileşenlerini kartpostal kadar ince lenslerle değiştirme potansiyeline sahiptir. Çok işlevli metallerin geliştirilmesinde karşılaşılan bir zorluk, sınırlı verimlilikleridir. Olası bir iyileştirme yöntemi, metalleri istiflemektir.
Bu şekilde bir metal başka bir metalin üzerine yerleştirildiğinde yeni bir fenomen ortaya çıkacaktır. Bilim adamları, yüzeyi eliptik enine kesitlere sahip bir sıra kanatçık veya silindirle kaplı bir metal gözlemlediler. Bu kanatçıkların göreceli yönünü değiştirerek lens, gelen dairesel polarize ışığa geometrik bir faz ekleyebilir. Bir saat ibresinin dönüşünü hayal edin, her gün aynı konuma geri döner.Bu nanofinlerin dönüş açısı da benzer şekilde çalışır. Işık bu yapılardan geçtiğinde, faz veya zamanı değişecek ve değişim derecesi nano dönüşe bağlı olacaktır.
Bu, dairesel polarize ışığı manipüle etmek için güçlü bir araçtır. Bilim adamları, üst üste binmiş iki faz öğesinden oluşan bir metal sistemde ışık yayılmasını simüle etmek için sonlu fark zaman alanı simülasyonu adı verilen matematiksel bir yöntem kullanırlar. Sonuçlar, iki katmanın göreceli düzenini döndürerek, Moiré etkisine benzer bir olgunun gözlemlenebileceğini göstermektedir. Araştırma ekibi bu fenomeni, kontrol edilebilir odak uzaklığı ve yoğunluk oranına sahip iki odaklı bir metal malzeme geliştirmek için kullandı.Gelecekte, bu çok katmanlı metal yapı diğer sistemlere de uygulanabilir ve daha karmaşık işlevler elde edebilir. Araştırmanın amacı temel bir soruyu cevaplamaktır: İki Pancharatnam-Berry fazı elementi üst üste bindirildiğinde ne olur?
Jones matris hesaplaması ile yapının farklı kırınım sıraları ve bunlara karşılık gelen faz geçişleri incelenir. Bu temelde, olay dairesel polarize ışığı farklı sarmallara bölebilen ve belirli bir yoğunluk ve odak uzaklığı altındaki farklı odak noktalarına odaklanabilen bir metal önermek ve göstermek için sayısal bir yöntem kullanıldı. Odak uzunluğu ve göreceli yoğunluğun ayrıştırılması, odak noktası konumu ve göreceli yoğunluğun herhangi bir kombinasyonunu kontrol edebilir. Bildiğimiz kadarıyla bu, metal malzemelerdeki çift katmanlı Pancharatnam-Berry fazı elemanlarının ilk önerisi ve teorik gösterisidir. Böyle bir platform, birden çok katmana genişletilebilir ve akromatik lensler gibi diğer karmaşık işlevlere uygulanabilir.
