Физики из Гарвардской школы инжиниринга и прикладных наук (США) под общим руководством Федерико Капассо создали сверхтонкие плоские линзы, которые фокусируют свет без искажений, присущих линзам обычным. Как?

Толщина новой линзы едва достигает 60 нм, и тем не менее её увеличительная сила приближается к максимально допустимой дифракционным пределом. Кроме того, что линза способна работать на частотах, используемых оптоволоконными системами, её также можно применять для частот от ближнего ИК-излучения до терагерцевого диапазона. Наконец, разработчики обещают, что она будет проста в производстве.

Диаметр экспериментальной линзы (слева) — примерно 1 мм. Её поверхность покрыта концентрическими кругами золотых оптических наноантенн, создающих различные замедления для попадающего в линзу света. (Иллюстрация Francesco Aieta.)

Вместо создания фазовой задержки по мере прохождения света через толщу материала новая линза формирует непрерывный фазовый сдвиг, начиная прямо со своей поверхности. А изготавливается она нанесением на очень тонкий слой кремния нанометрового слоя золота. Затем части золотого покрытия удаляются, чтобы оставить на поверхности V-образную структуру, равномерно распределённую рядами по всей поверхности.

При облучении лазером с соответствующей длиной волны эти структуры действуют как наноантенны, захватывают входящий поток излучения и задерживают его на очень короткое время, перед тем как испустить обратно. Эти задержки изменяют направление движения света (как бы отражая его), но с одним важным исключением. Плоские линзы ликвидируют искажение по типу «рыбьего глаза», обычно присущее широкоугольным линзам, а также полностью убирают коматическую аберрацию. В результате изображение или сигнал, получаемые при помощи таких плоских линз, выходят абсолютно не искажёнными и не требуют никакой обработки для их нормального приёма в дальнейшем.

Чтобы перенастроить плоскую линзу (или, как её называют исследователи, линзу с метаповерхностью) на другую частоту, нужно просто поменять расстояние между её элементами.

Для производства можно использовать отработанные в электронике методы фотолитографии, а требуемое количество золота, считают разработчики, благодаря ничтожной толщине его нанометрового слоя не окажет влияния на цену линз.