首次生產出平坦的望遠鏡鏡頭,該鏡頭可以準確地代表顏色,從而提供了一種使較小的笨重鏡頭的方法,可以便宜地發送到太空中。
第一批望遠鏡使用的鏡頭,稱為折射望遠鏡。小型樂器(無論是為了剛開始的業餘天文學家還是渴望看遙遠的山脈的人還是在鄰居上間諜)。但是,大多數較大的樂器 - 從後院的範圍來實現更嚴肅的業餘愛好者探索宇宙 - 現在採用牛頓的彎曲鏡子(反射器)的方法。
這是因為,隨著鏡頭變得更加寬鬆,它們也變得更加笨重。在所有玻璃的成本與保持重量的挑戰之間,帶有鏡頭的望遠鏡通常太昂貴,不方便高於相當小的。拉傑什·梅農教授猶他大學領導的團隊可能有一種方法可以改變這種方式,至少是用於空間儀器的團隊。
傳統的折射鏡頭利用其曲率彎曲光。啟發望遠鏡的改變世界的見解是,可以連續兩個鏡頭來創建遠處對象的擴大圖像。鏡頭越寬,它捕獲的光越多,使我們能夠看到事物太微弱了。較厚的鏡頭可以更大的光彎曲,從而增加放大倍率。
除了折射和反射外,光還可以通過衍射改變其路徑,這意味著有第三種聚焦圖像的方法。例如,具有衍射的同心山脊的菲涅爾區板(FZP)聚焦,但顏色輸出高度扭曲。
普通的鏡片以略有不同的角度折射不同的顏色,在圖像周圍產生顏色環,但是在這方面,FZP差得多,只有有效地放大了其優化的波長。顏色向我們講了很多關於物體的性質,我們觀察到這是一個主要問題,遠遠超出了漂亮圖像的損失。儘管一種衍射鏡頭用於天文學,但它僅適用於橙色和紅光,構成了巨大的限制。
梅農(Menon)和合著者在玻璃晶片上對20,000個衍射環的圖案進行了圖案,以使一系列波長一起放大。環的分離小於它們彎曲的波長,需要接近完美的定位,但是精細製造的進步使它比以前更可行。光在鏡頭上發揮作用,產生像CD上的顏色一樣,這並不奇怪,因為這些戒指的戒指也很薄,可以產生衍射的光,儘管並非如此精確。

從鏡頭表面彈起的光會產生像CD這樣的顏色彩虹,但精度更高。
圖片來源:梅農實驗室,猶他大學
猶他大學的主要作者Apratim博士Majumder博士說:“從可見到近紅外,模擬這些鏡頭的性能,涉及解決涉及非常大數據集的複雜計算問題。”陳述。
該團隊使用100毫米(4英寸)直徑的鏡頭證明了該方法的生存能力 - 就在反射器傾向於從國內市場中接管折射率,並拍攝太陽和月亮的圖像。至關重要的是,在安裝在較厚的襯裡上時,衍射是用2.4μm高的環實現的,比人的頭髮更薄。 Majumder說:“一旦我們優化了鏡頭的微觀結構的設計,涉及的製造過程就需要非常嚴格的過程控制和環境穩定性。”
鏡頭展示了其適合除最深紫色以外的所有可見波長,甚至略微進入紅外線。
但是,團隊的野心更大。 Majumder說:“我們的演示是一種墊腳石,可以創建非常大的光圈輕質扁平鏡頭,能夠捕獲全彩色圖像以用於空氣和空間的望遠鏡。”
將物體發送到太空時,每克都很重要,而望遠鏡飛行或飛機上飛行的望遠鏡必須是緊湊的。儘管反射望遠鏡比相似大小的折射率要輕得多,但它們的尺寸仍然很重。此外,由次級鏡子或主要平均值中的瑕疵造成的扭曲,它們具有自己的缺點,這些衍射鏡頭可能會避免。
“如果成功的話,這些扁平鏡頭可能會導致更簡單,更便宜的空氣傳播和太空成像系統,以進行天文學和地球觀察,”梅農在一個隨附文章。
他告訴Iflscience團隊; “製作較大的扁平鏡頭。我相信它們將變得可行,但是要花費時間,我們才能獲得製造成本比鏡子便宜得多,”使這些鏡頭對業餘天文學家有競爭力。但是,梅農補充說:“但是我當然是非常錯誤的。”
該論文發表在期刊上應用物理字母。