Vi lever i en polariserad värld. Nej, vi pratar inte om politik – vi talar om ljus. Mycket av det ljus vi ser och använder är delvis polariserat, vilket betyder att dess elektriska fält vibrerar i specifika riktningar. Linser designade för att fungera över en rad applikationer, från telefonkameror till mikroskop och sensorer, måste kunna fokusera ljus oavsett dess polarisering.

Forskare trodde att symmetriska nanostrukturer som cirkulära pelare var viktiga byggstenar för att utveckla fotoniska enheter som inte är känsliga för polarisering. Nu, forskare från Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) har utvecklat en polarisationsokänslig metallen bestående av icke-symmetriska nanofiner som akromatiskt kan fokusera ljus över det synliga spektrumet utan avvikelser. Denna platta lins kan användas för allt från virtuella eller augmented reality-headset till mikroskopi, litografi, sensorer, och visar.

"Genom att göra denna linspolarisering okänslig, vi har fördubblat metallens effektivitet från tidigare iterationer, sa Wei Ting Chen, en forskarassistent vid SEAS och första författare till artikeln. "Detta är det första dokumentet som visar både akromatisk och polarisationsokänslig fokusering i det synliga spektrumet."

Forskningen leddes av Federico Capasso, Robert L. Wallace professor i tillämpad fysik och Vinton Hayes seniorforskare i elektroteknik vid SEAS, och publiceras i Naturkommunikation .

I tidigare forskning, Capasso, Chen och deras team visade att arrayer av titandioxidnanofiner lika mycket kunde fokusera våglängder av ljus och eliminera kromatisk aberration, men de linserna kunde bara fokusera ett cirkulärt polariserat ljus.

"Detta innebar att vi i princip kasserade hälften av det infallande ljuset som inte har rätt polarisation, sa Alexander Zhu, medförfattare till studien och doktorand vid SEAS.

I denna senaste design, forskarna ändrade layouten på nanofinerna, placera varje pelare så att den är antingen parallell eller vinkelrät mot sin granne.

"Denna nya design ger oss mycket frihet att justera de geometriska parametrarna för metalens, vilket gör att vi bättre kan uppnå akromatisk fokusering över hela det synliga området, " sa Chen.

"Närnäst strävar vi efter att maximera effektiviteten och göra mycket större akromatiska metaller för att ta in dem i vardagen för ett brett spektrum av applikationer, sa Capasso

Harvards Office of Technology Development har skyddat den immateriella äganderätten i samband med detta projekt och undersöker kommersialiseringsmöjligheter.