Дослідники побудували плоске дзеркало, що відбиває промені немов криве

Досягнення відкриває шлях до оптики, що володіє унікальним поєднанням властивостей. Нова технологія обігу зі світлом називається «разрывность фази» (phase discontinuity), передає PhysOrg.com. Суть її полягає в наступному.

На плоску поверхню кремнію наноситься візерунок з найтонших ліній золота, причому елементи візерунка по розміру — менше довжини світлових хвиль (наприклад, видимого світла). Якщо ці антени-резонатори будуть виконані трохи різної величини на тих або інших ділянках поверхні, зокрема, утворюють плавний градієнтний малюнок, то з’являється можливість проробляти з відображенням майже що завгодно.

 


Команда розробників дзеркала (за годинниковою стрілкою зліва): Патріс Женеві (Patrice Genevet), Наньфан Юй (Nanfang Yu), Федеріко Капассо (Federico Capasso), Зіно Габурро (Зенон Gaburro) і Михайло Кац (Mikhail A. Kats). Внизу — змодельований образ, який з’явився б у великому дзеркалі з візерунком, створеним за новою технологією (фото Eliza Grinnell, Nanfang Yu/ SEAS).

Так плоске дзеркало перетворюється на аналог кривого дзеркала з кімнати сміху. Воно починає розтягувати або стискати різні частини зображення.

Більш того, таким методом можна на різних ділянках дзеркала (або аналогічної лінзи з наноузором на поверхні) довільно налаштовувати кут відбиття або заломлення (аж до негативних значень, неможливих зі звичайними матеріалами), а ще — частоту (колір), амплітуду (яскравість) та поляризації відбитих або пройшли крізь «інтерфейс» променів. Що і було продемонстровано в експерименті з невеликим шматком нового матеріалу.

 


Дивні оптичні ефекти, начебто штопорообразного вихору світла, отримані групою Капассо на плоских поверхнях з довільною наноструктурой (фото Nanfang Yu/ SEAS).

Автори розробки пояснюють, що вона порушує класичні закони відбиття і заломлення. У них передбачається, що поверхня розділу двох середовищ з різним показником заломлення (скло/повітря або повітря/вода) — це просто геометричне поняття. З новою технологією така поверхня (за принципом пристрою – типовий метаматеріал) стає активним елементом, свого роду третьої середовищем.

Відбувається так тому, що металеві нанорезонаторы на невловимо коротку мить затримують електромагнітну хвилю в собі, перш, ніж відбити назад або пропустити всередину (в разі лінзи). У випадку зі схемою під заголовком резонатори зліва утримують хвилю трохи довше, ніж праві.

В результаті створюється розрив (або зсув) фази в рівному фронті променів. Та ще розрив, який можна довільно регулювати, змінюючи згадане час затримки світу в тій чи іншій точці поверхні.

Гарвардські дослідники вивели узагальнені рівняння, що описують заломлення і віддзеркалення світла з урахуванням нанорезонаторов. Цікаво, що при відсутності градієнта в параметрах цих резонаторів (якщо вони по всьому дзеркалу однакові), нові закони оптики зводяться до існуючих.

Вчені стверджують, що техніка «phase discontinuity» дозволяє створити плоскі лінзи фокусують світло без аберації та інші привабливі речі. (Подробиці — в статті в Science і прес-релізі університету.)

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *