МЕТАТОЙ - METATOY

Ұзартылған, тік, Көгершін призмалар, жіберілген жарық сәулелерінің көлденең бағытын айналдыратын METATOY қалыптастырады. METATOY-ге перпендикуляр бағытта созылған жасыл қорап METATOY арқылы көргенде гиперболаға бүгілген болып көрінеді. METATOY-нің жақын көрінісін келесі суреттен көруге болады.

A МЕТАТОЙ - бұл шағын, телескопиялық оптикалық компоненттердің екі өлшемді массивімен құрылған парақ, ол өткізілетін жарық сәулелерінің жолын ауыстырады. METATOY - «сәулелер үшін метаматериал» деген аббревиатура, және бірқатар ұқсастықтарды білдіреді метаматериалдар; METATOY тіпті метаматериалдардың бірнеше анықтамаларын қанағаттандырады, бірақ әдеттегі мағынада метаматериал емес. Қашықтықтан көргенде, әрбір жеке телескопиялық оптикалық компонент арқылы көрініс тұтасымен METATOY арқылы көріністің бір пикселі ретінде әрекет етеді. Қарапайым жағдайда жеке оптикалық компоненттердің барлығы бірдей; содан кейін METATOY біртекті, бірақ пикселденген, өте ерекше оптикалық қасиеттерге ие терезе тәрізді әрекет етеді (METATOY арқылы көріністің суретін қараңыз).

METATOYs әдетте шеңберінде өңделеді геометриялық оптика; METATOY орындайтын жарық сәулесінің бағытын өзгерту а картаға түсіру кез келген кіретін жарық сәулесінің шығыс сәуленің сәйкес бағытына бағыты. Жарық сәулелері бойынша кескіндер жалпы сипатта болуы мүмкін. METATOY тіпті шартқа байланысты пикселденбеген формада болмайтын пиксельді жарық сәулелерін жасай алады. толқындық оптика.[1]

METATOY-дегі көптеген жұмыстар қазіргі кезде теориялық болып табылады, компьютерлік модельдеу арқылы сақталған. Бүгінгі күнге дейін аздаған тәжірибелер жасалды; эксперименттік жұмыстар жалғасуда.

METATOY мысалдары

Тік массивтен құрылған METATOY-дің жақыннан көрінісі Көгершін призмалар, жоғарыдан көрінеді. METATOY арқылы көрініс алдыңғы суретте көрсетілген.

Екі өлшемді массивтердің бірлік ұяшығы ретінде қолданылған және сондықтан біртекті METATOY түзетін телескопиялық оптикалық компоненттерге жұп бірдей линзалар кіреді (фокустық қашықтық) ) бірдей оптикалық осьті бөлетін (METATOY-ге перпендикуляр) және олар бөлінген , яғни олар бір фокустық жазықтықты бөледі (а-ның ерекше жағдайы) сынғыш телескоп бірге бұрыштық үлкейту -1);[2] бірдей емес линзалар жұбы (фокустық қашықтық) және ) бірдей оптикалық осьті бөлетін (қайтадан METATOY-ге перпендикуляр) және олар бөлінген , яғни олар қайтадан бір фокустық жазықтықты бөліседі (бұрынғы жағдайды жалпылау, кез-келген бұрыштық үлкейтуі бар сынғыш телескоп);[3] бірдей емес линзалар жұбы (фокустық қашықтық) және ) бір фокустық жазықтықты бөлетін, яғни олар міндетті түрде METATOY-ге перпендикуляр емес болатын оптикалық осьтің бағытын бөледі және оларды бөледі (бұрынғы істі жалпылау);[4] а призмасы;[5] және а Көгершін призмасы [6][7][8][9]

Біртекті емес METATOY мысалдарына муар лупасы,[10] ол әдейі «дұрыс тураланбаған» конфоляциялық жұптарға негізделген массивтер; Френель линзалары, оны призмалардан жасалған біртекті емес МЕТАТОЙ ретінде қарастыруға болады; және мұздатылған шыны, бұл призмалардан жасалған біртекті емес кездейсоқ МЕТАТОЙНЫҢ экстремалды жағдайы ретінде қарастырылуы мүмкін.

Жоғарыда анықталған METATOY мысалдары метаматериалдармен ұқсастығы байқалмастан бұрын болған және METATOY толқындық-оптикалық тыйым салынған сәуле бағытындағы кескіндерді орындай алатындығы (пиксель түрінде).[1]

Сәулелік өрістердегі толқындық-оптикалық шектеулер және METATOY

Толқындық оптика қарағанда негізгі дәрежеде жарықты сипаттайды геометриялық оптика. Сәулелік-оптикалық шекте (онда оптикалық) толқын ұзындығы скалярлық оптика нөлге ұмтылады (онда жарық а ретінде сипатталады) скалярлық толқын, жақсы жұмыс істейтін жуықтау параксиалды бірыңғай киім поляризация ), сәулелік өріс р жарық толқынына сәйкес келеді оның фазалық градиенті,[11]

қайда толқынның фазасы . Бірақ сәйкес векторлық есептеу, кез-келген градиенттің бұралуы нөлге тең, яғни

сондықтан

Бұл соңғы теңдеу толқындық оптикадан алынған, сәулелік өрістердегі шарт болып табылады. (Осы векторлық теңдеуді құрайтын үш теңдеудің әрқайсысы екінші кеңістіктік туындылардың симметриясы, бұл шарт бастапқыда қалай тұжырымдалды.[1])

Сәулелік-айналу парақтарының мысалын қолдана отырып,[12] METATOY-дің сәулелік өрістерде жоғарыда көрсетілген шартты қанағаттандырмайтын сәулелік өрістер жасай алатындығы көрсетілді.[1]

Метаматериалдармен байланыс

METATOY жоқ метаматериалдар стандартты мағынада. «Сәулелер үшін метаматериал» аббревиатурасы METATOY мен метаматериалдар арасындағы бірқатар ұқсастықтарға байланысты таңдалды,[1] айырмашылықтармен бірге төменде талқыланады.Сонымен қатар метаматериалдар келесі дәйексөзде қысқаша баяндалған METATOYs зерттеулеріне шабыт берді:[1]

Күнделікті өлшем шкаласы бойынша және барлық көрінетін толқын ұзындығы спектрі бойынша метаматериалдардың кейбір визуалды қасиеттеріне ие оптикалық элементтерді құруға ұмтылудан біз жақында таратылатын жарық сәулелерінің бағытын өзгертетін миниатюраланған оптикалық элементтерден құрылған парақтарды зерттей бастадық.

Метаматериалдармен ұқсастықтар

Бірқатар тәсілдермен METATOY ұқсас метаматериалдар:[1]құрылым: метаматериалдар дегеніміз - толқындық-оптикалық компоненттердің кіші (толқын ұзындығының өлшемі) массивтері (оптикалық жиіліктегі резонанс тудыратын электр-магниттік тізбектер), ал METATOY - кішігірім массивтер (олар пиксельдермен жақсы жұмыс жасайтындай етіп), телескопиялық, «сәулелік-оптикалық компоненттер »;функционалдылық: метаматериалдар да, METATOY де біртекті материалдар сияқты жүре алады, метаматериалдар үшін материал көлемі, METATOY жағдайында қаңылтыр материал, екі жағдайда да оптикалық қасиеттері өте жағымсыз сыну сияқты.

Метаматериалдармен айырмашылықтар

Метаматериалдардың ең таңқаларлық қасиеттерінің қатарына түбегейлі толқындық-оптикалық, сондықтан METATOY-де көбеймейтін кейбір қасиеттер жатады. Оларға, негізінен, мінсіз линзаларға әкелуі мүмкін эвантесценттік толқындардың күшеюі жатады («супер линзалар») [13] және үлкейтетін суперлизалар («гиперлинзалар»);[14][15] қалпына келтіру фазалық жылдамдық; қалпына келтіру Доплерлік ауысым.

Алайда, олар сәулелік өрістердегі толқындық-оптикалық шектеулермен байланысты болмағандықтан, бұл туралы айтуға болады[кім? ] METATOY метаметариалдардан тиімді түрде құрастырылмайынша, метаматериалдар жасай алмайтын жарық сәулесінің бағытындағы өзгерістерді орындай алады.

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б c г. e f ж A. C. Hamilton және J. Courtial (2009). «Жарық сәулелеріне арналған метаматериалдар: сәулелік-оптикалық шегінде толқындық-оптикалық аналогы жоқ сәулелік оптика». Жаңа Дж. Физ. 11 (1): 013042. arXiv:0809.4370. Бибкод:2009NJPh ... 11a3042H. дои:10.1088/1367-2630/11/1/013042.
  2. ^ Р.Ф.Стивенс және Т.Г. Харви (2002). «Үш өлшемді бейнелеу жүйесінің линзалық массивтері». J. Опт. Soc. Am. A. 4 (4): S17 – S21. Бибкод:2002JOptA ... 4S..17S. дои:10.1088/1464-4258/4/4/353.
  3. ^ J. Courtial (2008). «Конфокалды линзалық массивтермен сәулелік-оптикалық сыну». Жаңа Дж. Физ. 10 (8): 083033. Бибкод:2008NJPh ... 10h3033C. дои:10.1088/1367-2630/10/8/083033.
  4. ^ A. C. Hamilton және J. Courtial (2009). «Линзет массивтерін қолданып жалпыланған сыну». J. Опт. Soc. Am. A. 11 (6): 065502. arXiv:0901.3250. Бибкод:2009JOptA..11f5502H. дои:10.1088/1464-4258/11/6/065502.
  5. ^ Чиен-Юэ Чен; т.б. (2008). «Бір линзалы стерео кескін жұпының микро-призма массивін қолданатын оптикалық жүйенің дизайны». Бас тарту Экспресс. 16 (20): 15495–15505. Бибкод:2008OExpr..1615495C. дои:10.1364 / OE.16.015495. PMID  18825188.
  6. ^ Тонгшу Лиан және Мин-Вэн Чанг (1996). «Призма шағылыстыратын және призманың жиынтығын көрсететін жаңа түрлері». Оптикалық инженерия. 35 (12): 3427–3431. Бибкод:1996 жылдың Опт .. 35.3427L. дои:10.1117/1.601103.
  7. ^ АҚШ 6097554, Уоткинс, Роберт А., «Бірнеше көгершінді призмалық ассамблея». 
  8. ^ Дж.Коттиал және Дж.Нельсон (2008). «Көгершін-призма массивтерімен сәулелік-оптикалық теріс сыну және псевдоскопиялық бейнелеу». Жаңа Дж. Физ. 10 (2): 023028. Бибкод:2008NJPh ... 10b3028C. дои:10.1088/1367-2630/10/2/023028.
  9. ^ A. C. Hamilton және J. Courtial (2008). «Көгершін-призма парағының оптикалық қасиеттері». J. Опт. Soc. Am. A. 10 (12): 125302. Бибкод:2008JOptA..10l5302H. дои:10.1088/1464-4258/10/12/125302.
  10. ^ М. Хэтли; т.б. (1994). «Муарь ұлғайтқышы». Таза Appl. Таңдау: J. Eur. Бас тарту Soc. А бөлімі. 3 (2): 133–142. Бибкод:1994PApOp ... 3..133H. дои:10.1088/0963-9659/3/2/006.
  11. ^ Ландау, Л.Д .; Lifschitz, E. M. (1992). Klassische Feldtheorie. Akademie Verlag. 154–157 беттер. ISBN  978-3-05-501550-2.
  12. ^ Хэмилтон; т.б. (2009). «Жергілікті жарық сәулесінің айналуы». J. Опт. Soc. Am. A.
  13. ^ Дж.Бендри (2000). «Теріс сыну мінсіз объективке айналдырады». Физ. Летт. 85 (18): 3966–3969. Бибкод:2000PhRvL..85.3966P. дои:10.1103 / PhysRevLett.85.3966. PMID  11041972.
  14. ^ З. Джейкоб; т.б. (2006). «Оптикалық гиперлендер: дифракция шегінен тыс қашықтықтағы бейнелеу». Бас тарту Экспресс. 14 (18): 8247–8256. arXiv:физика / 0607277. Бибкод:2006OExpr..14.8247J. дои:10.1364 / OE.14.008247. PMID  19529199.
  15. ^ З.Лю; т.б. (2007). «Фарфилдті оптикалық гиперлендер үлкейтетін суб-дифракциямен шектелген нысандар». Ғылым. 315 (5819): 1686. Бибкод:2007Sci ... 315.1686L. CiteSeerX  10.1.1.708.3342. дои:10.1126 / ғылым.1137368. PMID  17379801.

Сыртқы сілтемелер