Förra sommaren, forskare vid Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) tillkännagav ett nytt, platt lins som kan fokusera ljus med hög effektivitet inom det synliga spektrumet. Linsen använde en ultratunn uppsättning nanopilar för att böja och fokusera ljus när det passerade.

Meddelandet hyllades som ett genombrott inom optik och namngavs bland Science Magazines främsta upptäckter 2016.

Men objektivet hade en begränsning - det kunde bara fokusera en färg i taget.

Nu, samma team har utvecklat det första platta objektivet som fungerar inom en kontinuerlig bandbredd av färger, från blått till grönt. Denna bandbredd, nära den hos en LED, banar väg för nya applikationer inom bildbehandling, spektroskopi och avkänning.

Forskningen publiceras i Nano bokstäver .

En av de stora utmaningarna för att utveckla en lägenhet, bredbandslins har korrigerat för kromatisk dispersion, fenomenet där olika våglängder av ljus fokuseras på olika avstånd från linsen.

"Traditionella linser för mikroskop och kameror - inklusive de i mobiltelefoner och bärbara datorer - kräver flera böjda linser för att korrigera kromatiska avvikelser, vilket tillför vikt, tjocklek och komplexitet, "sade Federico Capasso, Robert L. Wallace Professor i tillämpad fysik och Vinton Hayes Senior Research Fellow in Electrical Engineering. "Våra nya banbrytande plattmetaller har inbyggda kromatiska aberrationskorrigeringar så att en enda lins krävs."

Korrigering för kromatisk dispersion - känd som dispersionsteknik - är ett avgörande ämne inom optik, och ett viktigt designkrav i alla optiska system som hanterar ljus i olika färger. Möjligheten att kontrollera den kromatiska spridningen av platta linser vidgar deras tillämpningar och introducerar nya applikationer som ännu inte har varit möjliga.

"Genom att utnyttja kromatiska aspekter, vi kan ha ännu mer kontroll över ljuset, "sa Reza Khorasaninejad, en forskningsassistent i Capasso Lab och första författare till uppsatsen. "Här, vi demonstrerar akromatiska platta linser och uppfinner också en ny typ av platta linser med omvänd kromatisk dispersion. Vi visade att man kan bryta sig bort från begränsningarna i konventionell optik, erbjuder nya möjligheter endast bundna av designerns fantasi. "

För att designa en akromatisk lins - en lins utan kromatisk spridning - optimerade teamet formen, bredd, distans, och höjden på nanopilarna som utgör metallens hjärta. Liksom i tidigare forskning, forskarna använde rikligt med titandioxid för att skapa en nanoskala.

Denna struktur gör att metallerna kan fokusera våglängder från 490 nm till 550 nm, i princip från blått till grönt, utan kromatisk spridning.

"Denna metod för dispersionsteknik kan användas för att designa olika ultratunna komponenter med önskad prestanda, "sade Zhujun Shi, en doktorand i Capasso Lab och medförfattare till artikeln. "Denna plattform är baserad på enstegs litografi och är kompatibel med tillverkningsteknik med hög kapacitet, såsom nano-imprinting."

Harvards kontor för teknikutveckling har lämnat in patentansökningar på en portfölj av plattlinsteknik och arbetar nära Capasso och medlemmar i hans forskargrupp för att katalysera kommersialiseringen av denna teknik genom ett nystartat företag.