29/06/2012 - Neue Linse mit Überlösung

Menéame

Die Erfassung von Details "bis zu 3.000 mal kleiner als die freigesetzte Wellenlänge" ist das Hauptmerkmal eines Superliners, das von ETSI-Ingenieure Telekommunikationsdienst der Polytechnischen Universität Madrid und der Universität Sevilla.

Das Team hat die vorläufige Studie in der New Journal of Physics und hat durch Computersimulationen gezeigt, dass eine solche Auflösung erreicht werden kann. Wir müssen noch eine Weile warten, bis wir die neue Linse herstellen und ihre Eigenschaften im Labor überprüfen können, eine Aufgabe, an der die Forscher jetzt beteiligt sind.

Das Geheimnis des neuen Geräts ist, dass es als Linse die sogenannte "kugelförmige geodätische Welle" verwendet, das elektromagnetische Äquivalent des Fischaugens von Maxwell (Maxwell fish eye). Im Gegensatz zu konventionellen Linsen, deren maximale Auflösung auf etwa eine halbe Wellenlänge begrenzt ist, ist dieses Fischauge in der Lage, viel kleinere Details zu lösen.

Darüber hinaus zeigt die neue Superliner die Neuheit, dass die Brechungsrate des Materials, aus dem es hergestellt ist, positiv ist, wie bei den gemeinsamen Linsen. "Dies unterscheidet sich von anderen Vorschlägen von Superlinern, die auf Metamaterialien mit negativem Brechungsindex basieren und deren praktische Umsetzung enorme optische Verluste mit sich bringt, wobei fast alle möglichen Anwendungen begrenzt werden," erklärt Juan Carlos Miñano vom Institut für Physik der ETSI für Telekommunikation.

Herausforderungen vor uns

Eines der Unannehmlichkeiten des neuen Superliners ist, dass er in einem sehr schmalen Spektrum von Frequenzen wirkt, d.h. seine physische Implementierung würde nur für Laserlicht durch sein schmales Sendespektrum funktionieren. Mit herkömmlichem Licht sinkt seine Macht der Superauflösung sehr stark und die Linse verliert ihre "Supermacht," auch wenn ihre Auflösung immer noch sehr bemerkenswert ist. Derzeit wird daran gearbeitet, das Frequenzband zu erhöhen, bei dem eine Überlösung erreicht wird.

Trotz dieser Schwierigkeiten eröffnet das neue Instrument die Möglichkeit, die Auflösung optischer Systeme zu verbessern, was sich unmittelbar auf zahlreiche Technologien und insbesondere auf Mikroelektronik auswirken würde, deren Miniaturisierungsgrad durch die Auflösung der Systeme begrenzt ist.

Diese Forschung wurde im Rahmen eines Projekts mit dem Namen Metamaterials durchgeführt, an dem auch andere spanische Universitäten beteiligt sind: Polytechnique de Valencia, Autónoma de Barcelona, Público de Navarra, Málaga und Cantabria sowie das CSIC.

Das wichtigste wissenschaftliche und technologische Ziel dieses Projekts besteht darin, die neue Generation von Wissen und die Entwicklung von Anwendungen mit Schwerpunkt auf Metamaterialien zu erfassen, die zu produzieren sind, weil sie in der Natur nicht verfügbar sind und deren elektromagnetische oder akustische Eigenschaften für eine bestimmte Funktion konzipiert sind.

Bild: Polytechnische Universität Madrid

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Bibliographische Referenz:

Juan C Miñano, Ricardo Marqués, Juan C González, Pablo Benítez, Vicente Delgado, Dejan Grabovickic, Manuel Freire. “Super-resolution for a point source better than λ/500 using positive refraction”. New J. Phys. 13: 125009, diciembre de 2011. Doi:10.1088/1367-2630/13/12/125009.

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