Dünner als ein Haar: Neue Linse schlägt alle Rekorde
Komplett fehlerfreie Farbabbildung mit Beugung statt Brechung geglückt
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Prorotyp der Innovation: So dünn können Linsen sein (Foto: utah.edu) |
Salt Lake City (pte004/15.02.2016/06:15) Ultrakompakte Kameras und hauchdünne Brillen könnten Realität werden. Denn Forscher an der University of Utah http://utah.edu haben eine flache Linse entwickelt, die zehn Mal dünner ist als ein Haar. Sie setzt auf Beugung statt Brechung, um Licht zu bündeln. Bemerkenswert ist, dass es dabei keine Farbfehler gibt, sondern die Konstruktion Licht aller Wellenlängen im gleichen Punkt bündelt. Erst dadurch wird der Ansatz für praktische Anwendungen interessant.
Ideale Geometrie ermittelt
Klassische, gekrümmte Linsen beruhen auf dem Prinzip der Lichtbrechung. Die neue Linse dagegen nutzt das Phänomen der Beugung oder Diffraktion, bei der winzige Hindernisse Lichtwellen ablenken. "In der Natur sehen wir das bei manchen Schmetterlingsflügeln. Die Farben der Flügel entstehen durch Diffraktion", sagt Rajesh Menon, Professor für Elektrotechnik und Informatik an der University of Utah. Statt buntem Schillern hat sein Team allerdings angestrebt, dass Licht aller Farben in einem Punkt fokussiert wird.
Eben das ist das Bemerkenswerte. Das Team hat mit speziellen Algorithmen die ideale Geometrie ermittelt. "Wir haben gezeigt, dass wir die Lichtbeugung so beeinflussen können, dass alle Farben im gleichen Punkt gebündelt werden. Das haben die Leute für unmöglich gehalten", meint Menon. Tatsächlich war es vor fast genau einem Jahr noch eine Sensation, als Harvard-Forscher mit ihrem Ansatz für eine flache Linse gerade einmal drei Farben an einem Punkt bündeln konnten (pressetext berichtete: http://pte.com/news/20150223001 ). Die flache Linse aus Utah ist dagegen "super-achromatisch", also farbrein.
Großes Anwendungspotenzial
Den Forschern zufolge kann ihr Design nicht nur wesentlich dünner ausfallen als ein Haar, sondern auch aus jeglichem durchsichtigen Material von Plastik bis Glas gefertigt werden. Solche ultraflachen Linsen sind für alle Anwendungen interessant, wo die Dicke klassischer Linsen stört. Das umfasst immer dünnere Smartphones ebenso wie Endoskope. Die flachen Linsen sind zudem leichter, was sie beispielsweise auch für Drohnen- oder Satelliten-Kameras attraktiv macht. Bis flache Linsen den Alltag erobern, wird es aber noch dauern. Menon schätzt, dass innerhalb von fünf Jahren die ersten Anwendungen realisiert werden.
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