Kameraprestanda på mobila enheter har visat sig vara en av de funktioner som de flesta slutanvändare strävar efter. Betydelsen av förbättring av optisk bildkvalitet, och trenden att ha tunnare och tunnare smartphones har drivit tillverkare att öka antalet kameror för att ge telefoner bättre zoom, exponering med svagt ljus, högkvalitativ fotografering, och porträttinställningar, för att nämna några. Men att lägga till ytterligare linser till en miniatyriserad optisk konfiguration och fokusera ljus med en elektronisk enhet är inte så lätt som det verkar, särskilt i små vågar eller i trånga utrymmen.

Integrationen av ett justerbart dynamiskt zoomobjektiv i en millimeter tjock mobiltelefon, i ett miniatyriserat mikroskop, eller vid den avlägsna änden av ett medicinskt endoskop kräver komplexa linser som kan hantera hela det optiska spektrumet och omformas elektriskt inom millisekunder. Tills nu, en klass av mjuka material som kallas rymdljusmodulatorer för flytande kristaller har varit det valda verktyget för högupplöst ljusformning, men deras genomförande har visat sig ha begränsningar när det gäller prestanda, volym och kostnad.

I en studie som nyligen publicerades i Nature Photonics , resultatet av ett nära samarbete mellan Pascal Berto, Chang Liu och Gilles Tessier från Institut de la Vision; och Laurent Philippet, Johann Osmond, Adeel Afridi, Marc Montagut, och Bernat Molero, ledd av ICREA Prof. på ICFO Romain Quidant, forskarna visar en justerbar teknik för att manipulera ljus utan någon mekanisk rörelse. I detta tillvägagångssätt, myntade Smartlens, en ström förs genom ett väl optimerat motstånd i mikrometer, och uppvärmningen lokalt förändrar de optiska egenskaperna hos den transparenta polymerplattan som håller motståndet.

På ungefär samma sätt som en hägring böjer ljus som passerar genom het luft för att skapa illusioner av avlägsna sjöar, denna mikroskaliga heta region kan avvika ljus. Inom millisekunder, en enkel polymerplatta kan förvandlas till en lins och baksida:liten, mikrometer-skala Smartlinser värms upp och svalnar snabbt och med minimal strömförbrukning. De kan till och med tillverkas i matriser, och författarna visar att flera objekt placerade på mycket olika avstånd kan fokuseras inom samma bild genom att aktivera Smartlinserna som ligger framför var och en av dem, även om scenen är i färger.

Genom att modellera spridningen av värme och spridning av ljus och använda algoritmer inspirerade av lagarna för naturligt urval visar författarna att de kan gå långt bortom enkla linser:ett korrekt konstruerat motstånd kan forma ljus med en mycket hög kontrollnivå och uppnå ett brett olika optiska funktioner. Till exempel, om det rätta motståndet är tryckt på det, en bit polymer kan aktiveras eller inaktiveras efter behag för att generera en given "friform" och korrigera specifika defekter i vår syn, eller aberration av ett optiskt instrument.

Som professor Romain Quidant påpekar, "anmärkningsvärt, Smartlens -tekniken är kostnadseffektiv och skalbar, och har visat sig ha potential att tillämpas på avancerade tekniska system samt enkla slutanvändarorienterade bildanordningar. "Resultaten av denna studie öppnar ett nytt fönster för utveckling av billigt dynamiskt justerbara enheter som kan har stor inverkan på befintliga optiska system.