We leven in een gepolariseerde wereld. Nee, we hebben het niet over politiek - we hebben het over licht. Veel van het licht dat we zien en gebruiken is gedeeltelijk gepolariseerd, wat betekent dat het elektrische veld in specifieke richtingen trilt. Lenzen ontworpen om te werken in een reeks van toepassingen, van telefooncamera's tot microscopen en sensoren, licht moeten kunnen focussen, ongeacht de polarisatie.

Onderzoekers geloofden dat symmetrische nanostructuren zoals cirkelvormige pilaren essentiële bouwstenen waren om fotonische apparaten te ontwikkelen die niet gevoelig zijn voor polarisatie. Nutsvoorzieningen, onderzoekers van de Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) hebben een polarisatie-ongevoelige metalens ontwikkeld die bestaat uit niet-symmetrische nanovinnen die licht achromatisch over het zichtbare spectrum kunnen focussen zonder aberraties. Deze platte lens kan voor alles worden gebruikt, van virtual of augmented reality-headsets tot microscopie, lithografie, sensoren, en weergaven.

"Door deze lenspolarisatie ongevoelig te maken, we hebben de efficiëntie van de metalens van eerdere iteraties verdubbeld, " zei Wei Ting Chen, een onderzoeksmedewerker bij SEAS en eerste auteur van het papier. "Dit is het eerste artikel dat zowel achromatische als polarisatie-ongevoelige scherpstelling in het zichtbare spectrum laat zien."

Het onderzoek werd geleid door Federico Capasso, de Robert L. Wallace Professor of Applied Physics en Vinton Hayes Senior Research Fellow in Electrical Engineering bij SEAS, en gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

In eerder onderzoek is Capasso, Chen en hun team toonden aan dat arrays van titaniumdioxide-nanovinnen evenzeer golflengten van licht kunnen focussen en chromatische aberratie kunnen elimineren, maar die lenzen konden alleen een circulair gepolariseerd licht focussen.

"Dit betekende dat we in wezen de helft van het invallende licht weggooiden dat niet de juiste polarisatie bezit, " zei Alexander Zhu, co-auteur van de studie en afgestudeerde student bij SEAS.

In dit nieuwste ontwerp de onderzoekers veranderden de lay-out van de nanovinnen, elke pilaar zo positioneren dat deze evenwijdig aan of loodrecht staat op zijn buurman.

"Dit nieuwe ontwerp geeft ons veel vrijheid om de geometrische parameters van de metalens af te stemmen, waardoor we achromatische scherpstelling over het gehele zichtbare bereik beter kunnen bereiken, " zei Chen.

"Vervolgens willen we de efficiëntie maximaliseren en veel grotere achromatische metalenses maken om ze in het dagelijks leven te brengen voor een breed scala aan toepassingen, " zei Capasso

Het Office of Technology Development van Harvard heeft het intellectuele eigendom met betrekking tot dit project beschermd en onderzoekt de mogelijkheden voor commercialisering.