MENON LAB, UNIVERSITY OF UTAH
MADRID 27 fev. (EUROPA PRESS) -
Engenheiros da Universidade de Utah apresentam uma lente plana de grande abertura que focaliza a luz de forma tão eficaz quanto as lentes curvas tradicionais, mantendo a precisão das cores.
Essa tecnologia, descrita em um artigo publicado na Applied Physics Letters, poderá transformar os sistemas de geração de imagens astrofotográficas, especialmente em aplicações em que o espaço é escasso, como aeronaves, satélites e telescópios espaciais.
As lentes curvam a luz para fazer com que os objetos pareçam maiores. Quanto mais espessa e pesada for a lente, mais a luz será desviada e maior será a ampliação. Para câmeras comuns e telescópios de jardim, a espessura da lente não é um grande problema.
Mas quando os telescópios precisam focalizar a luz de galáxias a milhões de anos-luz de distância, o volume de suas lentes se torna impraticável. É por isso que os telescópios espaciais e de observação contam com espelhos curvos maciços para obter o mesmo efeito de curvatura da luz, pois eles podem ser muito mais finos e leves do que as lentes.
Os cientistas também tentaram resolver o problema do volume projetando lentes planas, que manipulam a luz de uma maneira diferente.
Um dos tipos existentes, chamado de placa de zona Fresnel (FZP), usa sulcos concêntricos para focalizar a luz, em vez de uma superfície espessa e curva. Embora esse método crie uma lente leve e compacta, ele tem uma desvantagem: não pode produzir cores verdadeiras. Em vez de curvar todos os comprimentos de onda da luz visível no mesmo ângulo, as cristas de uma FZP os difratam em ângulos diferentes, resultando em uma imagem com aberrações cromáticas ou distorções de cores.
O FZP DIFRATA A LUZ COMO LENTES CURVAS E EVITA DISTORÇÕES.
A nova lente plana da equipe da Universidade de Utah oferece o mesmo poder de desvio da luz que as lentes curvas tradicionais, evitando as distorções de cor das FZPs.
"Nossas técnicas de computação sugeriram que poderíamos projetar lentes planas difrativas de vários níveis com grandes aberturas que poderiam focalizar a luz em todo o espectro visível, e temos os recursos no Utah Nanofab para fabricá-las", disse o professor Rajesh Menon, que dirige o Laboratório de Nanotecnologias Ópticas da Universidade de Utah e é um dos autores do estudo.
A principal inovação está nos anéis concêntricos microscopicamente pequenos que os pesquisadores podem modelar no substrato. Ao contrário das cristas das FZPs, que são otimizadas para um único comprimento de onda, o tamanho e o espaçamento das reentrâncias das lentes planas mantêm os comprimentos de onda da luz difratada próximos o suficiente para produzir uma imagem colorida e focada.
"A simulação do desempenho dessas lentes em uma largura de banda muito grande, desde o visível até o infravermelho próximo, envolveu a solução de problemas computacionais complexos envolvendo conjuntos de dados muito grandes", disse Majumder.
"Depois de otimizarmos o projeto das microestruturas das lentes, o processo de fabricação exigiu um controle de processo muito rigoroso e estabilidade ambiental."
Uma lente grande, plana e com precisão de cor poderia ter implicações enormes em todos os setores, mas sua aplicação mais imediata é na astronomia. Os pesquisadores demonstraram os recursos de suas lentes planas com imagens de teste do sol e da lua.
"Nossa demonstração é um passo em direção à criação de lentes planas leves e de grande abertura com a capacidade de capturar imagens totalmente coloridas para uso em telescópios aéreos e espaciais", disse Majumder.
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