美國(guó)杜克大學(xué)近日研制出新一代光學(xué)鏡片，不僅視野更廣闊，而且清晰度更高，可以顯著提高通信工程和雷達(dá)系統(tǒng)的設(shè)備效率。
但是，新一代鏡片看上去并不像鏡片。傳統(tǒng)的鏡片是由透明的材料制成，如表面高度拋光的玻璃或塑料，而新一代鏡片更像是一種棕褐色的微型百葉簾。然而，透過它卻能更清晰的看到電磁射線的方向，其清晰度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)鏡片。
新一代鏡片使用的材料是一種外部復(fù)合材料 ---“超材料”。 這種超材料，與其說是一種物質(zhì)，不如說是一種人工設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，可以表現(xiàn)出自然界的材料不具備的屬性。新一代鏡片原型長(zhǎng)4英寸，寬5英寸，高不到1英寸，是由1,000個(gè)相同的玻璃鋼單片組成的，這些單片經(jīng)銅蝕刻整齊的排列在電路板上，當(dāng)光線穿過時(shí)，能清晰地識(shí)別出光線來自什么方向。
杜克大學(xué)Pratt工程學(xué)院電氣工程和計(jì)算機(jī)工程博士后Nathan Kundtz說：“千百年來，鏡片制造者們利用光線穿過鏡片的軌跡來打磨鏡片表面。雖然這樣的鏡片能夠有效地透視光線，但是當(dāng)穿過厚的鏡片的時(shí)候，光線發(fā)生了什么變化就不得而知了。所以我們現(xiàn)在正試圖通過研究鏡片的材料，取代傳統(tǒng)的利用鏡片表面控制光線。如果能夠控制鏡片的厚度，我們就能游刃有余的根據(jù)需要設(shè)計(jì)鏡片了。”
《自然材料》雜志報(bào)道了這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這是首次對(duì)這個(gè)目前在理論上可行的實(shí)驗(yàn)成果的展示。認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)鏡片的局限性，科學(xué)家們長(zhǎng)期以來一直嘗試其他選擇，包括著名的梯度折射鏡片。但這些通常都是透明的球面，雖然比傳統(tǒng)鏡片擁有更多優(yōu)點(diǎn)，但制造難度很大，而且鏡片的聚焦也是球面的。此外，由于大多數(shù)傳感系統(tǒng)是二維的，因此，球面成像不都能清楚的顯示在平面上。
而新一代鏡片，不僅視野寬闊（180度角），而且它的聚焦點(diǎn)是平面的，因此可以采用普通的成像技術(shù)。最新的研究采用了微波技術(shù)，研究人員稱理論上能夠設(shè)計(jì)頻率更廣的鏡片。史密斯說：“目前的實(shí)驗(yàn)還停留在研究二維角度，不過我認(rèn)為這是個(gè)很好的開端，下一步我們的目標(biāo)是三維鏡片。這種超材料鏡片應(yīng)該也具備紅外和光學(xué)頻率的性能�！�
據(jù)研究人員介紹，一個(gè)超材料單片鏡片想要取代傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)的話，需要巨大的鏡片陣列，才能提供清晰的圖像。這些鏡片能夠被運(yùn)用到大規(guī)模系統(tǒng)中，例如雷達(dá)系統(tǒng)，而這正是傳統(tǒng)鏡片所達(dá)不到的。
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