Yassı, yassı boyutlu metaller, bir mühendislik alanında ay yüzeyini görüntüler

Gökbilimciler ve amatörler, teleskop ne kadar büyükse, görüntüleme yeteneğinin o kadar güçlü olduğunu bilirler. Penn State liderliğindeki bir araştırma ekibi, gücü korumak ancak daha hantal bileşenlerden birini düzene sokmak için ay da dahil olmak üzere uzaktaki nesneleri görüntüleyebilen ilk ultra ince, kompakt metal teleskopu yarattı.

Metalensler, geleneksel kavisli cam merceklerle aynı şekilde uzaktaki nesneleri büyütmek için ışığı odaklayabilen küçük, anten benzeri yüzey modellerinden oluşur, ancak düz olma avantajına sahiptirler. Geçmişte küçük, milimetre genişliğinde metalensler geliştirilmiş olsa da, araştırmacılar merceğin boyutunu sekiz santimetre çapa veya yaklaşık dört inç genişliğe ölçeklendirerek teleskoplar gibi büyük optik sistemlerde kullanılmasını mümkün kıldı. Yaklaşımlarını yayınladılar Nano Harfler.

Elektrik mühendisliği ve bilgisayar doçenti olan ilgili yazar Xingjie Ni, “Geleneksel kamera veya teleskop mercekleri, merceğin hacimli ve ağır olmasına neden olan, ortada ve daha ince kenarlarda bir tümseğin olduğu, değişen kalınlıkta kavisli bir yüzeye sahiptir” dedi. Penn State’de bilim. “Metalensler, ışığı konturlamak için eğrilik yerine lens üzerinde nano yapılar kullanır, bu da onların düz durmasını sağlar.”

Ni’ye göre, modern cep telefonu kamera lenslerinin telefonun gövdesinden çıkıntı yapmasının nedenlerinden biri de bu: Lenslerin kalınlığı cam bir pencerenin arkasına gizlendiğinden düz görünmelerine rağmen yer kaplıyor.

Metalensler tipik olarak, nokta nokta anten benzeri desenler oluşturmak için odaklanmış bir elektron demetinin bir cam parçası veya başka bir şeffaf alt tabaka üzerine taranmasını içeren elektron ışını litografisi kullanılarak yapılır. Bununla birlikte, elektron ışınının tarama işlemi, her bir noktayı taramak zaman aldığından ve düşük verime sahip olduğundan, oluşturulabilecek merceğin boyutunu sınırlar.

Daha büyük bir mercek oluşturmak için araştırmacılar, bilgisayar çipleri üretmek için yaygın olarak kullanılan derin ultraviyole (DUV) fotolitografi olarak bilinen bir üretim yöntemini uyarladılar.

Ni, “DUV fotolitografi, saniyeler içinde birçok bilgisayar çipi üretebilen yüksek verimli ve yüksek verimli bir süreçtir” dedi. “Bunu metaller için iyi bir üretim yöntemi olarak bulduk çünkü çok daha büyük desen boyutlarına izin verirken küçük ayrıntıları korumaya devam ediyor ve bu da merceğin etkili bir şekilde çalışmasına olanak tanıyor.”

Araştırmacılar, yöntemi dönen gofret ve dikiş adı verilen kendi yeni prosedürleriyle değiştirdiler. Araştırmacılar, üzerinde metalenlerin üretildiği gofreti, standart bir posta pulundan daha küçük olan 22’ye 22 milimetrelik bölgelere bölünmüş dört kadrana ayırdı. Cornell Üniversitesi’nde bir DUV litografi makinesi kullanarak, projeksiyon lensleri aracılığıyla bir kadrana bir model yansıttılar, ardından 90 derece döndürüp tekrar yansıttılar. Dört çeyreğin tümü desenlenene kadar dönüşü tekrarladılar.

Ni, “Süreç uygun maliyetli çünkü her kadran için model verilerini içeren maskeler, metallerin dönme simetrisi nedeniyle yeniden kullanılabilir.” Dedi. “Bu, yöntemin üretim ve çevresel maliyetlerini azaltır.”

Metallerin boyutu arttıkça, kalıpları işlemek için gereken dijital dosyalar önemli ölçüde büyüdü ve bu da DUV litografi makinesinin işlemesi için uzun zaman alacaktı. Bu sorunun üstesinden gelmek için araştırmacılar, veri yaklaşımlarını kullanarak ve benzersiz olmayan verileri referans alarak dosyaları sıkıştırdı.

Ni, “Dosya boyutunu küçültmek için mümkün olan her yöntemi kullandık” dedi. “Aynı veri noktalarını belirledik ve mevcut olanları referans aldık, metalleri oluşturmak için makineye gönderebileceğimiz kullanılabilir bir dosyamız olana kadar verileri kademeli olarak azalttık.”

Yeni üretim yöntemini kullanan araştırmacılar, tek mercekli bir teleskop geliştirdiler ve ay yüzeyinin net görüntülerini yakaladılar; bu, nesnelerin daha yüksek çözünürlüğüne ve önceki metallerden çok daha uzak görüntüleme mesafesine ulaştı. Bununla birlikte, teknolojinin modern kameralara uygulanabilmesi için araştırmacıların, farklı yönlerde bükülen farklı ışık renkleri bir merceğe girdiğinde görüntü bozulmasına ve bulanıklığa neden olan renk sapması sorununu ele alması gerekiyor.

Ni, “Görünür aralıkta daha küçük ve daha sofistike tasarımları araştırıyoruz ve renk sapmaları da dahil olmak üzere çeşitli optik sapmaları telafi edeceğiz” dedi.