Гибкий голографический объектив для наблюдения экзопланет в наилучшем разрешении

0 370

Вдохновленная концепцией открытия экзопланет с помощью гигантского космического телескопа, группа исследователей разрабатывает голографические линзы, которые преобразуют видимый и инфракрасный звезд в сфокусированное изображение или спектр. Экспериментальный метод, подробно описанный в статье, опубликованной в журнале Nature Scientific Reports, можно использовать для создания легкой гибкой линзы диаметром в десятки метров, которую можно было бы свернуть для запуска и развернуть в космосе.

«Мы используем две сферические световые для создания голограммы, что дает нам точный контроль над дифракционной решеткой, записанной на пленке, и ее воздействием на свет — либо разделяя со сверхчувствительностью, либо фокусируя свет с высоким разрешением», — сказал Мей-Ли Се, эксперт в области оптики и фотоники, который разработал математическое решение для управления выводом голограммы. «Мы считаем, что эта модель может быть полезна в приложениях, требующих спектроскопии с чрезвычайно высоким спектральным разрешением, таких как анализ экзопланет».

Телескопы, которые запускаются в космос, ограничены весом и размером стеклянных зеркал, используемых для фокусировки света, которые могут реально охватить всего несколько метров в диаметре. Напротив, легкая и гибкая голографическая линза — более правильное название «голографический оптический элемент» — используемая для фокусировки света, может иметь десятки метров в поперечнике. По словам ученых, такой инструмент можно было бы использовать для непосредственного наблюдения за экзопланетами.

«Чтобы найти Землю 2.0, мы действительно хотим видеть экзопланеты с помощью прямого изображения — нам нужно иметь возможность смотреть на звезду и видеть планету отдельно от звезды. А для этого нам нужно высокое разрешение и действительно большой телескоп», — сказал автор работы астрофизик ДжоНьюберг.

Голографический оптический элемент представляет собой усовершенствованную версию линзы Френеля, категории линз, в которых используются концентрические кольца призм, расположенных в плоскости, чтобы имитировать фокусирующую способность изогнутой линзы без объема. Концепция линзы Френеля, которая была разработана для использования в маяках, относится к 19 веку, с современными линзами Френеля из стекла или пластика, которые используются в автомобильных лампах, микрооптике и экранах камер.

Но хотя голографические оптические элементы Френеля, созданные путем воздействия на светочувствительную пластиковую пленку двух источников света на разных расстояниях от пленки, не редкость, существующие методы ограничивались линзами, которые могли только фокусировать свет, а не разделять его на отдельные части составляющие цвета.

По словам ученых, новый метод позволит либо фокусировать на одной точке, либо рассеивать его на составляющие цвета, создавая спектр чистых цветов. В этом методе используются два источника света, расположенных очень близко друг к другу, которые создают концентрические световые волны, которые по мере продвижения к пленке либо создают, либо нейтрализуют друг друга. Эту схему схождения или интерференции можно настроить на основе формул, разработанных учеными. Она печатается или «записывается» на пленку как голографическое изображение, и, в зависимости от того, как изображение структурировано, свет, проходящий через голографический оптический элемент, либо фокусируется, либо растягивается.

«Мы хотели растянуть свет, чтобы разделить его на разной длины. Любая линза Френеля немного растягивает свет, но недостаточно. С помощью нашего метода мы можем получить сверхразрешение на одном конце или сверхчувствительность — с разделением каждого цвета. Когда так растягивается, цвет получается очень хорошим, чистым и ярким, насколько это возможно» — говорят исследователи. Тогда мы сможем увидеть экзопланеты не только в представлении художников.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Scientific Reports.

Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x