Ученые из Амстердамского и Стэнфордского университетов разработали невероятно тонкую линзу, способную трансформировать очки дополненной реальности.
Что такое линза?
Линзы – устройства, преломляющие свет и фокусирующие его, что позволяет нам рассмотреть предметы более близко или отчетливо. Например, очки для чтения. Линзы в них имеют изогнутую форму, поэтому свет, проходящий через них, преломляется дважды: при попадании в линзу и при выходе из нее. Благодаря этому объекты кажутся увеличенными и приближенными, что облегчает зрение. Такой метод эффективен, но имеет ограничения по размеру и весу линз.
Новый прорыв
В новой работе исследователи применили иной подход, используя дисульфид вольфрама (WS2) для создания плоской линзы. Линза крайне тонкая – всего в три атома толщиной, и использует дифракцию света вместо преломления.
Плоская линза состоит из концентрических колец WS2, образующих «линзу Френеля». В отличие от обычных линз, свет фокусируется не за счет изогнутой поверхности, а малыми кольцами посредством дифракции, подобно тому как маленькие преграды перенаправляют свет в точку сосредоточения.
В конструкции линзы применяются квантовые явления. Свет, падающий на WS2, порождает экситоны — пары электронов и дырок, которые преобразуют свет, повышая точность фокусировки линзы.
При попадании света на линзу из WS2 электроны возбуждаются и переходят на более высокий энергетический уровень. Оставляя после себя положительно заряженные дырки, пары электрон-дырка (экситоны) излучают свет при рекомбинации, что способствует эффективной концентрации света.
Каковы преимущества и области применения?
Эта линза необычна тем, что пропускает большую часть света без искажений и концентрирует немного его. Это свойство отлично подходит для очков дополненной реальности, поскольку позволяет ясно видеть окружающий мир и одновременно отображать дополнительную информацию.
Представьте себе очки, которые показывают реальный мир с наложенной цифровой информацией, например, навигационные инструкции или уведомления. Эта инновация может сделать очки более легкими и тонкими, не снижая четкости зрения. Только небольшая часть света будет использоваться для отображения информации, а остальной свет пройдет через линзы свободно.
Учёные, опубликовали исследование в научном издании… Разработчики работают над тем, чтобы сделать линзы еще более универсальными, позволяя регулировать их фокус при помощи электрического напряжения. В будущем можно будет регулировать фокусировку света в линзах, просто изменяя небольшой электрический заряд. Это откроет двери для множества новых применений не только для очков дополненной реальности, но и для других оптических устройств, где важна гибкость и точность.