휴대전화와 드론은 곧 머리카락만큼 얇은 카메라를 탑재하게 될 것입니다.

과학자들은 휴대전화, 드론, 위성 등을 위한 저렴하고 가벼우며 강력한 차세대 휴대용 광학 장치를 개발할 것을 약속하는 새로운 다층 금속 렌즈 디자인을 개발했습니다.

연구원들은 단일 레이어 렌즈의 근본적인 한계를 깨고 여러 색상을 동시에 수렴할 수 있는 다층 금속 렌즈 디자인을 개발했습니다. - 사진: Optics Express

연구팀은 단 하나의 메타물질 층에 의존하는 대신 여러 층을 쌓아서 여러 파장의 빛을 한 번에 수렴시키는 금속 렌즈의 근본적인 한계를 극복했습니다.

알고리즘 기반 방법을 통해 4개의 잎, 프로펠러 또는 사각형 모양의 정교한 나노구조가 생성되었으며, 이는 더 높은 효율성, 확장성 및 빛 편광으로부터의 독립성을 제공합니다.

호주 국립대학교와 ARC 변환 메타광학 시스템 우수 연구 센터(TMOS)의 주저자인 조슈아 조르단은 "이 디자인은 실용적인 장치에 적합한 여러 특징을 가지고 있습니다."라고 말했습니다. "기하학적 종횡비가 낮아 제작이 용이하고, 각 층을 개별적으로 제작한 후 조립할 수 있으며, 편광에 독립적일 뿐만 아니라 기존 반도체 기술을 사용하여 확장할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다."

금속 렌즈는 사람 머리카락 두께의 몇 분의 1에 불과하며, 기존 광학 렌즈보다 몇 배나 얇습니다. 금속 렌즈를 사용하면 기존 렌즈로는 구현할 수 없는 초점 거리를 구현할 수 있습니다.

연구팀은 처음에는 단일 층을 사용하여 여러 파장을 집중시키려 했지만 물리적 한계에 부딪혔습니다. 다층 구조로 전환하면서, 이중 전자기 공명(호이겐스 공명)을 기반으로 적절한 메타표면 형상을 찾기 위해 역최적화 알고리즘을 사용했고, 이를 통해 정밀도를 높이고 대량 생산을 용이하게 했습니다.

이 나노구조는 높이 약 300나노미터, 너비 약 1,000나노미터로 광학 위상 지도를 생성하여 빛을 임의의 패턴으로 집중시킬 수 있습니다. 조르단은 "다양한 파장을 다양한 위치에 집중시켜 컬러 라우터를 만들 수도 있습니다."라고 말했습니다.

그러나 다층 방식은 짧은 파장에서 회절을 일으키지 않으면서 가장 긴 파장에 대해 구조가 충분히 커야 하기 때문에 현재 약 5개 파장까지만 가능합니다.

그 한계 내에서 연구팀은 금속 렌즈가 모바일 이미징 시스템에 큰 도움이 될 수 있다고 믿습니다. 조르단은 "저희 디자인은 드론이나 지구 관측 위성에 이상적입니다. 최대한 작고 가볍게 만들기 위해 노력했기 때문입니다."라고 말합니다.

해당 연구 결과는 Optics Express 저널에 게재되었습니다.

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VNA

출처: https://tuoitre.vn/dien-thoai-drone-sap-co-camera-mong-nhu-soi-toc-2025092508534341.htm