
Инновационные оптические линзы толщиной с лист бумаги готовы совершить прорыв в индустрии компактных оптических устройств благодаря простоте массового производства, сравнимой с изготовлением микрочипов. Специалисты Токийского университета совместно с JSR Corp. успешно создали и испытали революционные плоские линзы — пластины Френеля (FZP), применив стандартное полупроводниковое оборудование со степпером i-line. Несмотря на текущие ограничения в эффективности по сравнению с традиционными линзами, эта технология обещает кардинально преобразить оптические системы во множестве сфер — от изучения космоса до медицины и потребительской электроники.
Современный рынок уже знаком с плоскими линзами, включая металинзы, однако их производство остается дорогостоящим и технически сложным, а доступность — ограниченной. В стремлении усовершенствовать характеристики устройств при снижении производственных затрат, производители активно исследуют новые решения. Пластины FZP зарекомендовали себя как перспективная альтернатива для миниатюризации оптических систем. Впервые ученым удалось наладить их выпуск по упрощенной методике на стандартном промышленном оборудовании.
Профессор Куниаки Кониши из Института фотонной науки и технологии делится достижениями: «Мы внедрили доступный метод массового производства FZP на базе стандартной полупроводниковой литографической системы. Ключом к успеху стал специальный цветной фоторезист, изначально разработанный для цветной фильтрации. Простое нанесение, экспонирование и проявка материала позволили создать линзы, фокусирующие видимый свет до 1,1 микрона — это в сто раз тоньше диаметра человеческого волоса».
Текущий показатель светособирающей способности новых линз FZP составляет 7%, что пока приводит к повышенному шуму изображения. Однако исследователи уверенно движутся к четырехкратному увеличению эффективности путем оптимизации работы с цветными резистами. Для достижения цели необходимо усовершенствовать контроль физических параметров резистов, что вполне осуществимо в ближайшей перспективе.
Кониши подчеркивает: «Помимо оптимизации производства FZP, мы разработали точные модели, полностью соответствующие экспериментальным данным. Это позволяет адаптировать дизайн под специфические задачи в разных областях, особенно в медицине, еще на этапе проектирования. Важно отметить экологические и экономические преимущества — технология исключает применение токсичных травителей и существенно сокращает энергопотребление».
Хотя потребуется определенное время, прежде чем технология FZP обеспечит высококачественную съемку на сверхтонких смартфонах, ее широкое внедрение не за горами. Результаты исследования представлены в престижном издании Light Science & Applications.
[Фото: ©2024 Konishi et al. CC-BY-ND]
Источник: scientificrussia.ru