Günümüzde kamera lensleri gerçekten çok küçülerek, mikro mekanik kompleksliğin zirvesine çıktı. Bu mikro makineler farklı yönlerde yerleştirilmiş, 20 ve üzerinde lens parçası sayesinde zum yapabiliyor. Her şeye rağmen, bu lensler yağmur, toz ve sıcaklık farkı nedeniyle yıllar içinde bozulabiliyor. İşte MIT Materyal Araştırma Bölümü’nden bilim insanları, hareketli parçası olmayan ve hızlı bir şekilde odaklanabilen ultra ince bir meta-lens geliştirdi. Aslında bu lens ısıyla yeniden düzenlenebilen bir atomik yapılardan oluşan özel bir meta materyal sayesinde sağlanıyor.
İlginç olan bu materyalin yeniden yazılabilir CD ve DVD’lerde olan germanyum-antimon-tellür malzemenin geliştirilmesiyle ortaya çıkmış olmasıdır. Normalde, bu uygulamalarda lazer malzemeyi ısıttığında şeffaf ve opak haller arasında geçiş yapıyor. İşte MIT ekibi bu maddeye selenyum ekleyerek yeni bir karışım yaptı. Malzemeye yeniden ısı verildiğinde, atomik yapıdaki şekilsiz karmaşık atomlar, dizilerek daha düzenli ve kristal bir yapı oluşturuyor. Bu da transparanlık değişmeden ışığın kırılmasını değiştirmeye yarıyor.
Bu meta-lens malzemesine, ışığı farklı şekilde kıracak ya da yansıtacak şekilde işlenmiş özel desenler işlenmiş. Böylece malzeme işlendiğinde, optik özellikler değişiyor. Ekibin hazırladığı prototipte oda sıcaklığına yakın bir noktaya kızılötesi ışık odaklanıyor ve sonra ısı uygulandığında odak noktası çok daha uzağa yöneltiliyor.
Ekip meta lensi bir sahneye yerleştirerek, onu lazer ışınıyla aydınlatarak kızılötesi banda ayarladı. Araştırmacılar sahnenin önüne farklı uzaklıklarda iki şeffaf çözünürlük çizelgesi yerleştirdiğinde, oda sıcaklığında net bir resim oluşturabildiğini, lens ısıtıldığında ve hatta ısı kaldırıldığında bile daha uzakta aynı netlikte bir görüntü elde edilebildiğini buldu.
“Elde ettiğimiz sonuçlar gösterdi ki, ağır optik sistemlere rakip olacak şekilde hareketli parçalar olmadan farklı derinliklerde konumlandırılmış bitişik nesneleri ışık sapması olmadan görüntüleyebiliyoruz,” diyor MIT Materyal Araştırmaları Laboratuvarı’ndan araştırmacı Tian Gu.
Araştırmacılar bu sistemlere mikro ısıtıcılar takılarak milisaniyeler içinde hızla ısıtılarak, minimum ve maksimum odak uzaklıklarına hassas bir şekilde çıkılabileceğine inanıyor. Fakat sistemin aynı hızla soğutularak, odağın nasıl sıfırlanabileceği halen pek net değil.
“Genelde bir optik cihaz yapıldığında, onun karakteristiklerini ayarlamak oldukça zorlu olabilir. Bu nedenle, metalens farklı odaklar arasında verimli bir şekilde hareket edebildiğinden ve uzun mesafelere çıkabildiğinden, bu platform optik mühendislerinin kutsal kasesi olabilir,” diyor ekip üyesi Mikhail Shalaginov.
Araştırmacılar bu kızılötesi prototipin, minyatür ısı dürbünlerinde, ultra-kompakt termal kameralarda ve düşük profilli gece görüş gözlüklerinde yararlı olabileceğini söylüyor. Sonrasında yapılan geliştirmelerle, akıllı telefonlarda hareketli parçası olmayan, ultra kompakt zum lensleri yapılabilir.
Bu yeni fikir sayesinde kompleks optik mekanikleri azaltılarak, yeni nesil ultra ince zum lensleri yapılabilir.
Araştırma Nature Communications dergisinde yayınlandı.
