Учёные из южнокорейского Университета науки и технологий Пхохана (POSTECH) сообщили о прогрессе в создании металинз — сверхтонких оптических элементов, которые могут заменить громоздкие системы линз в устройствах дополненной и виртуальной реальности. Они продвинулись сразу по двум направлениям, служившим барьером для массовой технологии: устранение цветовых искажений для полноцветного изображения и разработка методов масштабируемого производства.

Металинзы отличаются от обычных стеклянных линз принципом работы: вместо искривлённой поверхности для преломления света они используют плоскую метаповерхность, состоящую из миллионов наноструктур — обычно в виде столбиков. Эти элементы с размерами меньше длины волны света изменяют фазу, амплитуду и направление распространения фотонов, позволяя формировать изображение в чрезвычайно тонком слое материала. Это превращает увеличительные стёкла очков из толстого пакета линз в плоские и лёгкие стёклышки-пластинки. Однако одной из главных проблем таких металинз оставалась хроматическая аберрация: красный, зелёный и синий свет фокусировались на разных расстояниях из-за особенностей материалов и наноструктур.

Для массового производства это важно. Весь массив металинз должен быть из одного материала, чтобы было дёшево и просто. Традиционно это решалось индивидуальным подбором ширины наностолбиков под каждый цвет: красный, зелёный и синий. Но это же означало, что фокус каждого цвета был на разном расстоянии от линзы и пользователь видел цветовые разводы вместо резкого полноцветного изображения. Учёные из POSTECH предложили добавить каждому столбику высоту, и это решило проблему фокусировки. Но вылезла другая проблема — это усложнило этап производства металинз.

На этот счёт команда провела другое исследование и выяснила, что традиционную нанопечатную литографию, при которой изделия буквально штампуются под прессом, можно адаптировать по высоте оттиска. Обычно высота элементов на штампе всегда была одной и той же. Комбинация электронно-лучевой литографии и нанопечати создала условия для штамповки сложного рельефа металинз, пригодного для массового производства.

«Мы ожидаем, что эти технологии найдут широкое применение не только в более лёгких и тонких очках дополненной реальности и дисплеях нового поколения, но и в различных отраслях оптической промышленности, таких как системы визуализации и оптические датчики», — считают учёные. Все, кто пользовался AR- и VR-гарнитурами отлично понимают, насколько удобнее и легче они станут, если вместо массивных полушлемов на голове будут тоненькие стёклышки в небольшой оправе. Такой прогресс нам нужен.