Ucapkan selamat tinggal pada benjolan kamera Anda dan salam teropong tipis kertas

Konsep “pelat ruang angkasa” adalah cara baru untuk memanipulasi cahaya yang dapat dibawa pada kamera tipis kertas, teleskop.

Dapatkah Anda membayangkan suatu hari ketika teleskop setipis selembar kertas, atau menggunakan kamera berperforma tinggi yang lebih kecil dan lebih ringan? Atau penghalang kamera di bagian belakang smartphone Anda sudah tidak ada lagi?

Diterbitkan dalam makalah penelitian Komunikasi dengan alam, Para peneliti di Universitas Ottawa telah mengusulkan komponen optik baru yang secara dramatis dapat meminimalkan perangkat optik dan mewujudkan gagasan ini, yang memengaruhi banyak aplikasi dalam kehidupan kita.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang proyek ini, kami bertanya kepada Dr. Robert Boyd, Senior Postdoctoral Fellow of the Group, dan pemimpin penelitian. Jeff Ludin, seorang profesor di departemen tersebut, berbicara dengan Dr. Orad Reshef, penulis utama Quantum Photonics. Kepala Fisika di Universitas Ottawa, dan Kepala Lab London

Prinsip operasi pelat luar angkasa

Prinsip operasi pelat luar angkasa. A, spaceplate dapat memampatkan panjang ekstensi tuli dalam ekstensi d. Misalnya, sudut-sudut pada spaceplate. Peristiwa balok akan muncul pada sudut yang sama dan panjangnya akan diubah oleh W (menghasilkan pergeseran balok lateral x) seperti halnya untuk def ruang bebas. B, Menambahkan spaceplate ke sistem pencitraan seperti kamera standar (atas) akan membuat kamera (tengah) lebih kecil. Sistem pencitraan monolitik ultra tipis dapat dibentuk dengan mengintegrasikan metallene dan spaceplate langsung ke sensor (di bawah). Kredit: Arad Rishef dan Jeff Ludin

Bisakah Anda menjelaskan materi optik baru yang telah dibuat oleh tim Anda, pelat ruang angkasa?

Arad Rishef: Cahaya secara alami “menyebar” saat bepergian dan kita tahu bahwa setiap perangkat optik bergantung pada penyebaran ini; Kami tidak tahu bagaimana mendesain kamera tanpanya. Misalnya, setiap teleskop memiliki celah besar antara lensa mata dan lensa objek untuk menyebarkan cahaya.

“Sebuah pelat ruang angkasa meniru penyebaran yang sama dengan cahaya yang dapat menempuh banyak jarak pada perangkat kecil. Untuk menerangi, sebuah pelat ruang angkasa tampaknya memiliki “lebih banyak ruang” daripada yang ditempatinya. Di satu sisi, bersaing dengan lensa spaceplate, lensa bekerja sedemikian rupa sehingga seluruh sistem pencitraan tidak dapat menyusut.

“Kami memperkenalkan konsep pelat luar angkasa di makalah kami, mendemonstrasikannya secara eksperimental, dan spektrum visual yang kami gunakan untuk menunjukkannya kompatibel dengan pencahayaan broadband.”

Jeff Ludin: “Jika kita mempertimbangkan apa yang akan terjadi jika Anda mengarahkan cahaya pada sudut alih-alih posisi sinar cahaya. Lensa bekerja melalui posisi balok. Angle adalah domain novel yang lengkap, dan tidak ada yang menunjukkan bahwa itu dapat digunakan untuk membuat sesuatu yang sangat berguna. Kami telah mengidentifikasi aplikasi yang berguna dengan mengompresi ruang. Dan kemudian kami menunjukkan bahwa kami benar-benar dapat merancang dan menguji pelat.”

Arad Rishef: “Menyenangkan karena perangkat ini akan memungkinkan kita untuk mengecilkan semua jenis perangkat yang sangat besar yang kami pikir tidak mungkin untuk diminimalkan dalam optik. Untuk mendesainnya, kita perlu membuat seperangkat aturan baru yang sesuai dengan aturan digunakan dalam desain lensa.” Tidak. Tidak ada yang tahu apa itu, itu seperti Wild West. “

Bagaimana Anda mendapatkan ide ini?

Jeff Lundin: “Orad Reshef mengkhususkan diri dalam menggunakan nanoteknologi untuk mencegat sinar berdasarkan posisi (seperti lensa-meta atau lebih umum permukaan-meta). Kami mendiskusikan keterbatasan manipulasi cahaya dengan permukaan-meta ini dan saya berkata Sebaliknya, lebih baik untuk memanipulasi cahaya berdasarkan sudutnya.”

“Dr. Rishef segera yakin bahwa dia bisa merancang dan membangun sesuatu yang saya bisa, dan kemudian saya sampai pada kesimpulan bahwa tujuan termudah adalah mengganti ruang yang dibutuhkan untuk menyebar (yaitu menyebar).”

“Untuk beberapa bulan ke depan, Dr. Dalam diskusi dengan Boyd dan Dr. Reshef, kami secara bertahap memahami betapa menakjubkan dan efektifnya alat semacam itu. Dr. Reshef dan saya sama-sama menghasilkan desain yang efektif dan sama sekali berbeda, yang menunjukkan bahwa ada banyak cara untuk membuat perangkat semacam itu. Kami telah melakukan tiga studi dalam makalah penelitian kami, tetapi ada lebih banyak lagi. ”

Bagaimana teknologi ini bisa digunakan? Apa aplikasi spaceplate dalam kehidupan kita sehari-hari?

Arad Rishef: “Sebuah spaceplate dapat digunakan untuk meminimalkan banyak sistem optik, baik itu layar atau sensor. Misalnya, spaceplate canggih dapat mengaktifkan teropong atau kamera setipis kertas; itu dapat menghilangkan” tonjolan kamera “di bagian belakang smartphone Anda. Bisa digunakan.”

Jeff Ludin: “Orang-orang mengelilingi kamera besar dengan lensa telefoto besar. Jika kita dapat meningkatkan kinerja pelat ruang angkasa dengan cukup, saya membayangkan kemungkinan untuk menciptakan kamera yang lebih kecil dan lebih ringan dengan kinerja yang lebih baik. Khususnya, pelat ruang angkasa yang dikombinasikan dengan logam adalah keseluruhan iPhone Max kami. Memungkinkan permukaan belakang berubah menjadi kamera datar dan ramping, dengan resolusi 14 kali lebih baik dan kinerja cahaya lebih rendah daripada kamera yang lebih besar dan lebih berat.

“Kamera ramping dan kecil akan berguna dalam berbagai aplikasi, termasuk perawatan kesehatan di mana pil kamera atau endoskopi dapat melihat ke dalam arteri atau di dalam sistem pencernaan.”

Apa langkah selanjutnya?

Arad Rishef: “Kami bekerja keras untuk mengembangkan generasi berikutnya dari teknologi ini. Kami ingin meningkatkan faktor kompresi dan meningkatkan kinerja secara keseluruhan. Faktor kompresi lebih dari 5 hingga 100 kali dan kami telah memiliki beberapa desain untuk meningkatkan total transmisi . Untuk melanjutkan ini, kami harus membuat contoh desain yang sama sekali baru.”

Ada pemikiran terakhir?

Arad Rishef: “Anehnya, elemen optik seperti lensa telah ada selama ribuan tahun dan aturan desainnya telah dipahami selama lebih dari 400 tahun, dan kami masih menemukan elemen optik dasar baru untuk pencitraan.”

Referensi: Orad Reshef, Michael P. Delmastro, Catherine KM Byrne, Ali H. Alholaimi, Lambert Jenner, Robert W. Boyd dan Jeff S. London, 10 “Sebuah Optik untuk Penerapannya pada Sistem Pencitraan Luar Angkasa dan Ultra-Tipis” Juni 2021, Komunikasi dengan alam.
DOI: 10.1038 / s41467-021-23358-8

Jeff Ludin, Ketua Riset Kanada di Quantum Nonlinear Optics, dan Jeff Ludin, Ketua Riset Kanada di Quantum Photonics, Robert Boyd, Profesor Fisika di Ottawa; Sebagai bagian dari Quantum Photonics (CERC) Canada Excellence Research Chair Group, kedua kelompok telah bekerja secara intensif, bergabung dengan CERC Laureate Robert Boyd (Asisten) dari Quantum Nonlinear Optics.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Menyelidiki lebih dalam tentang asal usul sinar kosmik dengan gerakan Brown geometris

Representasi skema sinar kosmik yang merambat melalui awan magnetik. Kredit: Salvatore Buonocore Model simulasi menyediakan langkah pertama dalam mengembangkan algoritma untuk meningkatkan metode deteksi. Sinar...

Penyerapan elektron terpisah yang ditangkap dalam film

Film menangkap gambar penangkapan elektron terpisah. Kredit: Javier Marmolejo Para peneliti di Universitas Gothenburg telah mengamati penyerapan satu elektron oleh tetesan melayang dengan amplitudo...

Perlindungan probiotik? Bakteri Usus Ditemukan Melindungi Usus Terhadap Virus COVID-19

Para peneliti dari Universitas Yonsei di Korea Selatan telah menemukan bahwa bakteri tertentu yang hidup di usus manusia mengeluarkan obat yang menghambat SARS-CoV-2. ...

Menggali sejarah populasi Neanderthal menggunakan DNA nuklir purba dari sedimen gua

Galeri patung gua di Spanyol utara. Penulis: Javier Trueba - film sains Madrid DNA mitokondria manusia purba telah diekstraksi dari deposit gua, tetapi nilainya...

Sakelar Semikonduktor Berpanduan Laser untuk Komunikasi Generasi Selanjutnya

Insinyur Laboratorium Nasional Lawrence Livermore telah menemukan jenis baru sakelar semikonduktor yang digerakkan oleh laser yang secara teoritis dapat mencapai kecepatan lebih tinggi pada...

Newsletter

Subscribe to stay updated.