Дослідники показали, що з піксельних метаповерхнісних лінз, які використовують наноструктури для маніпулювання світлом, можна зробити вкрай чутливі датчики - приблизно в три рази більш чутливі, ніж ті, що доступні зараз.
Нові датчики дозволять створити камери, здатні знімати якісніше в умовах нестачі світла.
В цілому, подібні датчики можна зустріти в кожному смартфоні. Але їх чутливість вкрай обмежена і покладається на кольорові фільтри, розташовані над кожним пікселем.
Дослідники придумали цікавий спосіб уникнути використання фільтрів - їх металізовані лінзи можуть збирати світло і одночасно розділяти основні кольори без будь-яких колірних фільтрів. Це може сильно підвищити чутливість датчиків, а точніше, рівень сигналу без шкоди для якості кольорового зображення і його просторової роздільної здатності. Процес виготовлення CMOS-сумісним, а значить, його легко інтегрувати в уже існуючі датчики.
У звичайному датчику інформацію про колір світла виходить дістати за допомогою колірних фільтрів - вони поглинають частину світла, пропускаючи тільки певні довжини хвиль. Таким чином втрачається величезна кількість інформації про колір.
У розробленому процесі світло поділяється на червоний, зелений і синій, після чого кожен колір фокусується на різних пікселях. Піксельна матриця створюється шляхом витравлювання наноточок у шарі нітриду кремнію товщиною 1250 нанометрів.
Ця ідея не нова, але ранні розробки були непридатні для використання в ужитку - вони були або неефективні, або схильні до впливу поляризації світла, або чутливі до кута падіння світла. Ці лінзи зроблені з особливого матеріалу, що робить їх нечутливими до поляризації і переважної спектральні перешкоди для всіх кольорових пікселів. Оскільки металеві лінзи ефективно фокусують світло, ефективність «сортування» кольорів не залежить від кута падіння.
Дослідження опубліковано в журналі Optica.