Achromatische Metaoberfläche: Ultradünne Linse für Datenbrillen und Objektive

Flach, ultradünn und ohne chromatische Aberration: Forscher der Harvard-Universität haben eine neuartige Linse entwickelt, die künftig kleinere Objektive oder bessere Datenbrillen ermöglichen kann.

• 

Vergleich des Brechungsverhaltens von herkömmlichen Linsen (links) und einer achromatischen Metaoberfläche. (Bild: Patrice Genevet, Federico Capasso, Francesco Aieta/Harvard)

Die Linse, achromatische Metaoberfläche genannt, besteht aus einem dünnen Träger aus Glas, auf dem winzige Antennen aus Silizium aufgebracht sind, die das Licht brechen. Die Antennen sind unterschiedlich beschaffen - jeweils für eine bestimmte Wellenlänge. Das gleicht die Unterschiede in der Brechung der Wellenlängen aus.

Bisher nur für eine Wellenlänge geeignet

Das war bislang die Schwäche flacher Linsen: Licht mit verschiedenen Wellenlängen reagiert unterschiedlich auf eine flache Oberfläche. Diese Linsen waren deshalb für breitbandiges Licht ungeeignet.

Die Art und Weise, wie das Licht gebrochen wird, lässt sich zudem vorher mit einem Algorithmus bestimmen. So könne beispielsweise eine Linse alle Farben auf einen einzigen Punkt fokussieren und so die chromatische Aberration ausgleichen, sagt Projektleiter Federico Capasso. Das mache die verschiedenen Linsen, die in herkömmlichen optischen Systemen zur Farbkorrektur eingebaut werden, überflüssig.

Vorarbeit aus dem Jahr 2012

Die achromatische Metaoberfläche, die die Forscher in der Fachzeitschrift Science beschreiben, beruht auf einer Linse, die Capasso und seine Kollegen 2012 vorgestellt hatten. Allerdings stellt sie einen großen Fortschritt dar: Die erste Linse funktionierte nur mit einer Wellenlänge.

Die neue Arbeit wurde von Google initiiert. Das Unternehmen hatte Capasso gefragt, ob er eine flache Linse für breitbandiges Licht entwickeln könne. Eine solche Linse könnte etwa für eine Datenbrille wie die Google Glass eingesetzt werden. Google hat kürzlich angekündigt, Google Glass grundlegend zu überarbeiten.

Die Entwicklung könnte Fortschritte vor allem bei der holographischen 3D-Darstellung oder der Augmented Reality bringen, sagt Capasso. Profitieren dürften davon aber auch andere Bereiche der optischen Industrie, etwa die Hersteller von Objektiven.