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Metamaterial: Metalinse fokussiert Licht des gesamten sichtbaren Spektrums

Ein Bild ohne chromatische Aberrationen soll eine neue Metalinse ermöglichen, die Forscher der Harvard-Universität entwickelt haben. Die besondere Struktur des Metamaterials soll die Bildfehler ausgleichen.

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Metalinse (Symbolbild): Nanofins regeln die Geschwindigkeit des Lichts.
Metalinse (Symbolbild): Nanofins regeln die Geschwindigkeit des Lichts. (Bild: Jared Sisler/Harvard SEAS)

Nie wieder dicke Linsen: Forscher der Harvard-Universität haben eine Metalinse entwickelt, die Licht des gesamten sichtbaren Spektrums an derselben Stelle in hoher Auflösung fokussieren kann. Die Metalinse ist dünner als eine herkömmliche Linse. Sie soll zudem einfach und preisgünstig herzustellen sein.

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Die Linse ist eine Weiterentwicklung der Linse, welche die Forscher um Federico Capasso 2016 vorgestellt hatten. Sie besteht aus kleinen Stäbchen - sogenannte Nanofins - aus Titandioxid, die auf einem Trägermaterial in bestimmten Mustern angeordnet sind. Diese Strukturen übernehmen die Funktion der Linsen aus Glas: Sie fokussieren das Licht auf einen bestimmten Punkt.

Die Linse hat einen Vorgänger

Die von den Forschern in der Fachzeitschrift Nature Nanotechnology vorgestellte Linse funktioniert mit dem gesamten sichtbaren Spektrum des Lichts. Bisher ging das nur für eine bestimmte Wellenlänge. In der neuen Version der Metalinse setzt das Team um Capasso Einheiten von gepaarten Nanofins ein, die die Geschwindigkeit steuern, mit der die verschiedenen Lichtwellenlängen die Linse passieren. Sie sorgen dafür, dass alle Wellenlängen gleichzeitig den Brennpunkt erreichen.

Das Objektiv einer Kamera besteht aus mehreren gebogenen Linsen mit unterschiedlichen Stärken. Diese werden benötigt, um chromatische Aberrationen zu korrigieren. Das sind Farbsäume, die entstehen, weil sich Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen anders durch das Linsenmaterial bewegt. So bewegt sich rotes Licht beispielsweise schneller als blaues. Dadurch erreichen die beiden Farben einen bestimmten Punkt zu unterschiedlichen Zeiten.

Alle Wellenlängen müssen gleichzeitig den Brennpunkt erreichen

"Eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung einer achromatischen Breitbandlinse ist es, dafür zu sorgen, dass die ausgehenden Wellenlängen von allen Punkten der Metalinse gleichzeitig im Brennpunkt ankommen", sagt Wei Ting Chen, Erstautor der Studie. "Durch die Kombination von zwei Nanofins in einem Element können wir die Lichtgeschwindigkeit in dem Material mit den Nanostrukturen so regeln, dass alle Wellenlängen im sichtbaren Bereich an der gleichen Stelle fokussiert werden."

Ziel der Forscher ist es, optische Geräte wie Kameras mit ihren Metalinsen auszustatten. Der nächste Schritt auf dem Weg dahin wird sein, eine solche Linse mit einem Durchmesser von etwa einem Zentimeter zu bauen.

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ACakut 13. Jan 2018

https://de.wikipedia.org/wiki/Fermatsches_Prinzip Die Lichtgeschwindigkeit im Medium und...

Kein Kostverächter 04. Jan 2018

Dann kann man damit kein seitlich vorbeifliegendes Photon fotografieren? Wie...

ArcherV 03. Jan 2018

Jap, auf jedenfall. Oder die heutigen 1" Sensoren aus Kompakt bzw. Bridgekameras (z.B...

openjacob 03. Jan 2018

die haben "Google translate" benutzt und da wird "at the same point" mit "zum selben...

openjacob 03. Jan 2018

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