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로봇과 자율주행차는 인간의 눈이 할 수 있는 것보다 훨씬 더 많은 것을 볼 수 있는 눈을 갖게 될 것이라고 메타광학(meta-optics) 분야의 성장을 검토한 결과 밝혀졌습니다.
메타광학은 휴대폰의 카메라, 현미경의 렌즈, 드론<, 망원경. 광학 부품은 meta-optics가 혁신을 목표로 하는 기술 병목 현상으로 공상 과학 소설의 내용을 일상적인 장치로 가져옵니다.
완벽한 렌즈를 형성할 수 있는 음의 굴절률을 가진 재료의 개념화 덕분에 2000년대 초반 이후에 꽃을 피운 이 분야는 지난 5년 동안 급속도로 성장하여 현재 매년 약 3000편의 출판물을 보고 있습니다.
이 가속화되는 연구량은 과학자와 기술자가 탐색하는 것이 불가능하며, 이로 인해 Nature Photonics는 메타광학 연구의 리더인 Dragomir Neshev 교수, Transformative Meta-Optical Systems(TMOS) ARC Center of Excellence 센터장 겸 호주 국립 대학교 물리학 교수, UNSW Canberra의 Andrey Miroshnichenko 교수.
그들은 그 분야가 산업 붕괴 직전에 있음을 발견했습니다.
“메타광학 분야의 가장 큰 원동력은 메타광학 요소와 장치를 광학 시스템에 통합하여 소비자 광전자공학 애플리케이션을 제공하는 것입니다.”라고 저자는 썼습니다.
“중요한 것은 메타광학 시스템이 소위 인더스트리 4.0에 추가되어 이전에는 상상할 수 없었던 새로운 애플리케이션을 가능하게 한다는 것입니다. 이러한 응용 프로그램에는 사물 인터넷, 자율 주행 자동차, 웨어러블 장치, 증강 현실 및 원격 감지가 포함됩니다.”
이 기술의 중요성은 특히 비전 애플리케이션 개발을 위해 졸업생을 고용하고 현장에 투자해 온 Apple, Google, Samsung과 같은 업계 대기업의 대규모 투자에서 알 수 있습니다.
그러나 저자는 비전을 넘어 메타광학의 비전통적 특성이 가벼운 돛, LiFi 및 열 관리에도 사용될 수 있다고 지적합니다.
이러한 특성은 기존의 거울 및 렌즈 광학과 달리 메타 광학이 규칙적인 나노스케일 구조로 패턴화된 표면을 사용하는 데서 비롯됩니다. 그 결과 아이작 뉴턴을 놀라게 했을 방식으로 빛을 분산시키고 조작하는 미니어처 구성 요소가 탄생했습니다.
이러한 속성을 사용하는 최초의 상용 구성 요소는 이미 시장에 나와 있으며 Metalenz, NIL Technology 및 Meta Materials Inc와 같은 회사에서 평면 금속 렌즈, 편광 이미징, 현미경 및 바이오센싱을 제공합니다.
이러한 장치는 또한 인간의 눈으로 감지할 수 없는 빛의 속성(예: 편광 및 위상)에 액세스할 수 있게 하며 양자 이미징, 감지 및 감지에 사용할 수 있는 빛의 엔지니어링, 조작 및 양자 상태에도 사용할 수 있습니다. 연락.
그러나 저자들은 이 분야에 대한 도전 과제도 발견했습니다. 첫 번째는 현재 산업 표준인 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 제조 기술과 호환되는 산업 공정으로 확장할 수 있는 능력입니다. 특히 대부분의 메타 광학 구성 요소는 CMOS가 아닌 투명 기판에 의존하기 때문입니다.
둘째, 그들은 TV 화면의 픽셀이 초당 여러 번 색상을 변경할 수 있는 것처럼 동적 구성 요소를 활성화하기 위해 조정 가능하거나 재구성 가능한 메타 물질을 만드는 기능이 파악하기 어렵다는 것을 발견했습니다.
“이것은 우리가 현장의 주요 과제로 제시한 미해결 문제입니다. 그것은 현장의 핵심 요소이며 지금 모두에게 필요합니다.”라고 Neshev 교수는 말했습니다.
“그것이 이루어졌다는 오해가 있습니다. 사람들은 작은 발걸음을 내딛고 논문에서 먼 미래를 예상합니다. 그러나 아무도 실제로 대형 어레이의 픽셀 수준에서 위상을 변조할 수 없습니다.”
이러한 문제를 해결할 수 있다면 메타광학 기술은 엄청난 잠재력을 갖게 될 것이라고 Neshev 교수는 말했습니다.
“플랫폼으로서 메타광학은 매우 유연하여 전화, 컴퓨터, 자동차, 위성과 같은 모든 제품에 들어갈 수 있습니다.
“이 제품은 크기, 무게, 성능 면에서 광학 부품의 소형화에 있어 최고의 성능을 제공합니다. 그것은 3D 비전 및 증강 현실과 같은 기존 광학으로는 불가능하고 기존 광학으로는 정말 어려운 인간 장치 인터페이스를 가능하게 합니다.”라고 Neshev 교수는 말했습니다.
“마지막으로 구성 요소를 통과하는 빛의 위상을 수정할 수 있다면 거의 모든 이미지 처리를 수행할 수 있습니다. 그것은 큰 게임 체인저가 될 것입니다.”
원본 기사:
더 보기: 호주국립대학교< | 뉴사우스웨일스 대학교<
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