عدسات الدقيقة تحدث ثورة في تقنيات كاميرات الهواتف والطائرات المسيرة

ابتكار جديد في تصميم العدسات المعدنية

نجح فريق دولي من العلماء في تطوير تصميم مبتكر للعدسات المعدنية، مما قد يغير مستقبل الأجهزة البصرية المحمولة مثل الهواتف الذكية، الطائرات المسيرة، والأقمار الصناعية.

تكنولوجيا المواد الفوقية

يقوم هذا الابتكار على تكديس طبقات متعددة من المواد الفوقية (Metamaterials) بدلاً من الاعتماد على طبقة واحدة، مما أتاح للباحثين التغلب على قيود أساسية كانت تحد من قدرة العدسات على تركيز أطوال موجية متعددة من الضوء في آن واحد.

تصميم سهل التنفيذ

يقول جوشوا جوردان، الباحث في الجامعة الوطنية الأسترالية والمؤلف الرئيسي للدراسة: “يتمتع تصميمنا بمزايا عديدة تجعله عمليًا للأجهزة اليومية. فهو سهل التصنيع بفضل انخفاض نسبة الطول إلى العرض في كل طبقة، والطبقات يمكن تصنيعها بشكل منفصل ثم دمجها. إضافة إلى ذلك، التصميم لا يتأثر باستقطاب الضوء، وقابل للتوسع باستخدام تقنيات أشباه الموصلات الحالية.”

مميزات العدسات المعدنية

تتميز العدسات المعدنية برقتها الفائقة، حيث لا يتجاوز سمكها جزءًا ضئيلاً من عرض الشعرة البشرية. ومع ذلك، توفر قدرات بصرية مذهلة، مثل أطوال بؤرية قصيرة للغاية لا يمكن تحقيقها بالعدسات التقليدية.

التحول إلى نهج متعدد الطبقات

في البداية، حاول الفريق تركيز عدة أطوال موجية باستخدام طبقة واحدة، لكنه واجه قيودًا فيزيائية، مما دفعهم للانتقال إلى نهج متعدد الطبقات.

خرائط الطور المعقدة

اعتمد الباحثون على خوارزميات تصميم عكسي لتطوير أنماط معقدة من العناصر النانوية، بأشكال غير متوقعة مثل المراوح وأوراق البرسيم والمربعات المستديرة. هذه البنى النانوية الدقيقة، لا يتجاوز ارتفاعها 300 نانومتر وعرضها 1000 نانومتر، سمحت بإنشاء خريطة طور تمكن من تشكيل أنماط تركيز ضوئية متعددة.

حدود النهج متعدد الطبقات

رغم النجاح، يبقى النهج متعدد الطبقات محدودًا بعدد أقصى يبلغ خمسة أطوال موجية مختلفة. ومع ذلك، يرى الباحثون أن هذه النتيجة كافية لتحقيق نقلة نوعية في أجهزة التصوير المحمولة.

تطبيقات العدسات الجديدة

يقول جوردان: “العدسات التي طورناها مثالية للطائرات المسيرة أو أقمار رصد الأرض. حرصنا على جعلها صغيرة وخفيفة قدر الإمكان، دون التضحية بالكفاءة”.

نحو جيل جديد من الكاميرات

بهذا التطوير، تقترب البشرية خطوة جديدة نحو جيل من الكاميرات الدقيقة، الأرخص والأكثر كفاءة، والتي قد تتوفر لالتقاط الصور بدقة ووضوح غير مسبوقين في أجهزتنا اليومية.