首次生产出平坦的望远镜镜头,该镜头可以准确地代表颜色,从而提供了一种使较小的笨重镜头的方法,可以便宜地发送到太空中。
第一批望远镜使用的镜头,称为折射望远镜。小型乐器(无论是为了刚开始的业余天文学家还是渴望看遥远的山脉的人还是在邻居上间谍)。但是,大多数较大的乐器 - 从后院的范围来实现更严肃的业余爱好者探索宇宙 - 现在采用牛顿的弯曲镜子(反射器)的方法。
这是因为,随着镜头变得更加宽松,它们也变得更加笨重。在所有玻璃的成本与保持重量的挑战之间,带有镜头的望远镜通常太昂贵,不方便高于相当小的。拉杰什·梅农教授犹他大学领导的团队可能有一种方法可以改变这种方式,至少是用于空间仪器的团队。
传统的折射镜头利用其曲率弯曲光。启发望远镜的改变世界的见解是,可以连续两个镜头来创建远处对象的扩大图像。镜头越宽,它捕获的光越多,使我们能够看到事物太微弱了。较厚的镜头可以更大的光弯曲,从而增加放大倍率。
除了折射和反射外,光还可以通过衍射改变其路径,这意味着有第三种聚焦图像的方法。例如,具有衍射的同心山脊的菲涅尔区板(FZP)聚焦,但颜色输出高度扭曲。
普通的镜片以略有不同的角度折射不同的颜色,在图像周围产生颜色环,但是在这方面,FZP差得多,只有有效地放大了其优化的波长。颜色向我们讲了很多关于物体的性质,我们观察到这是一个主要问题,远远超出了漂亮图像的损失。尽管一种衍射镜头用于天文学,但它仅适用于橙色和红光,构成了巨大的限制。
梅农(Menon)和合着者在玻璃晶片上对20,000个衍射环的图案进行了图案,以使一系列波长一起放大。环的分离小于它们弯曲的波长,需要接近完美的定位,但是精细制造的进步使它比以前更可行。光在镜头上发挥作用,产生像CD上的颜色一样,这并不奇怪,因为这些戒指的戒指也很薄,可以产生衍射的光,尽管并非如此精确。

从镜头表面弹起的光会产生像CD这样的颜色彩虹,但精度更高。
图片来源:梅农实验室,犹他大学
犹他大学的主要作者Apratim博士Majumder博士说:“从可见到近红外,模拟这些镜头的性能,涉及解决涉及非常大数据集的复杂计算问题。”陈述。
该团队使用100毫米(4英寸)直径的镜头证明了该方法的生存能力 - 就在反射器倾向于从国内市场中接管折射率,并拍摄太阳和月亮的图像。至关重要的是,在安装在较厚的衬里上时,衍射是用2.4μm高的环实现的,比人的头发更薄。 Majumder说:“一旦我们优化了镜头的微观结构的设计,涉及的制造过程就需要非常严格的过程控制和环境稳定性。”
镜头展示了其适合除最深紫色以外的所有可见波长,甚至略微进入红外线。
但是,团队的野心更大。 Majumder说:“我们的演示是一种垫脚石,可以创建非常大的光圈轻质扁平镜头,能够捕获全彩色图像以用于空气和空间的望远镜。”
将物体发送到太空时,每克都很重要,而望远镜飞行或飞机上飞行的望远镜必须是紧凑的。尽管反射望远镜比相似大小的折射率要轻得多,但它们的尺寸仍然很重。此外,由次级镜子或主要平均值中的瑕疵造成的扭曲,它们具有自己的缺点,这些衍射镜头可能会避免。
“如果成功的话,这些扁平镜头可能会导致更简单,更便宜的空气传播和太空成像系统,以进行天文学和地球观察,”梅农在一个随附文章。
他告诉Iflscience团队; “制作较大的扁平镜头。我相信它们将变得可行,但是要花费时间,我们才能获得制造成本比镜子便宜得多,”使这些镜头对业余天文学家有竞争力。但是,梅农补充说:“但是我当然是非常错误的。”
该论文发表在期刊上应用物理字母。