科学家表示，一种新型扁平、极薄的望远镜镜头可以将重量轻但功能强大的望远镜安装到飞机和卫星上，从而改变深空观星。
通常使用曲面透镜通过称为“放大”的过程来放大远处的物体。与放大镜类似，望远镜的曲面透镜会弯曲光线并将其引导到焦点，使物体看起来更大。
这就是科学家们探索平面透镜的原因，理论上它应该更轻、体积更小。然而，它们面临的挑战是，光与它们的相互作用不同于曲面透镜。
是一种，以不同波长和频率的波或粒子形式传播。当光穿过平面透镜时，它会发生衍射，在多个方向上散射波长，从而产生模糊、未聚焦的图像。
但科学家开发的新型“多级衍射透镜”（MDL）具有由“微观小同心环”组成的多级结构。它们有效地将不同波长的光引导到同一焦点，以创建清晰、色彩准确的图像。
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新型直径为 100 毫米（3.9 英寸）的镜头，焦距为 200 毫米（7.8 英寸），厚度仅为 2.4 微米。该镜头针对可见光的 400 至 800 nm 波长范围进行了优化，比传统曲面镜头轻得多，并且消除了颜色失真。
科学家们于 2 月 3 日在期刊上发表了他们的发现应用物理快报。该研究由国防高级研究计划局 (DARPA) 资助，和海军研究办公室。
该研究的主要作者表示：“我们的演示是创建超大孔径轻型平面透镜的垫脚石，该透镜能够捕获用于空基和太空望远镜的全彩图像。”阿普拉蒂姆·马琼德犹他大学电气与计算机工程助理教授在一份报告中表示陈述。
领先于曲线
科学家过去设计过平面透镜，最著名的是菲涅耳波带片 (FZP)，其特点是表面蚀刻有同心脊。然而，FZP 的脊将光分解成不同的波长并以不同的角度衍射它们，导致颜色失真。
MDL 的独特之处在于其同心环存在于镜头本身的不同深度处。当光穿过时，微小的凹痕会调整不同波长的衍射方式，防止它们像平常一样散开。这种受控的衍射使所有波长的光同时聚焦，从而产生更清晰、色彩准确的图像。
研究人员表示，除了避免 FZP 的颜色失真之外，新型平面透镜还提供与传统曲面透镜相同的光弯曲能力。在研究中，他们使用 MDL 捕捉太阳和月亮的图像。他们拍摄的月球图像揭示了关键的地质特征，同时他们还将其用于太阳成像以捕捉可见的太阳黑子。
Majumder 在声明中表示：“在从可见光到近红外的非常大的带宽上模拟这些镜头的性能，需要解决涉及非常大的数据集的复杂计算问题。” “一旦我们优化了镜片微观结构的设计，制造过程就需要非常严格的过程控制和环境稳定性。”
研究人员表示该技术在天文学中有应用，以及其他“远程成像任务”，包括“机载和天基成像应用”。更重要的是，距离量产可能并不遥远。
研究合著者表示：“我们的计算技术表明，我们可以设计具有大孔径的多级衍射平面透镜，可以将可见光谱中的光聚焦，而且我们犹他州纳米工厂拥有实际制造它们的资源。”拉杰什·梅农,犹他大学电气与计算机工程教授在声明中说道。
