會捕捉色彩的輕型平面透鏡問世

    美國猶他大學的科學家推出一款大光圈輕型平面透鏡，這是首個平面望遠鏡鏡頭，能在探測遙遠恒星光線的同時捕捉顏色。相關論文發表於最新一期《應用物理快報》上。

    長期以來，科學家們一直在尋找一種既能製造輕型透鏡，又不影響性能的方法。雖然存在一些更薄的替代品，但它們往往有局限性，而且生產難度大、成本高。科學家一直在尋找減輕透鏡重量而不犧牲其功能的方法。

    近日，猶他大學工程學教授拉傑什 · 梅農領導的研究小組開發出了一種很有前途的新解決方案：一種大孔徑平面透鏡，它能像傳統的曲面透鏡一樣有效地聚焦光線，同時保持準確的色彩。這一突破可能會徹底改變天體攝影和望遠鏡的設計，尤其是在那些對尺寸和重量要求極高的應用領域，如飛機、衛星和天基望遠鏡。

    新開發的平面透鏡結合了輕盈與高效的特點，同時又不犧牲色彩的準確性。該透鏡聚焦光線的效果與傳統曲面透鏡一樣有效，同時還能保持色彩的準確性。

    研究團隊在基板上刻制出微觀的同心圓環，這些創新圖案以極高的精度操縱光線，將其聚焦成清晰、色彩準確的圖像，克服了早期平面透鏡設計中常見的色彩失真問題。在此基礎上，未來衛星和望遠鏡將擺脫笨重的光學元件，採用更輕、功能更強大的鏡頭，同時又不影響細節捕捉。

    猶他州大學光學納米技術實驗室主任梅農說：“我們的計算技術表明，我們可以設計出具有大孔徑的多層次衍射平面透鏡，這種透鏡可以聚焦整個可見光譜的光線，而且我們在猶他州納米實驗室擁有實際製造這種透鏡的資源。”

    大型、平面、色彩精確的透鏡可能會對各行各業產生巨大影響，但其最直接的應用是在天文學領域。研究人員用太陽和月亮的測試圖像展示了他們的平面透鏡的功能。

    團隊對透鏡進行了測試，並成功捕捉到生動的太陽和月亮全彩圖像，展現出其在天文攝影方面的巨大潛力。這項成果預示着天文成像新時代的到來，或將“解鎖”從增強現場望遠鏡的便攜性到徹底改變星際任務中儀器的部署方式等多項應用。

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