Ученые Самарского национального исследовательского университета им. академика С.П. Королёва и Института систем обработки изображений РАН разработали новый вид микролинз, благодаря которым можно значительно улучшить характеристики и расширить возможности оптических пинцетов - устройств, позволяющих с помощью лазерного луча ловить, удерживать и перемещать микроскопические объекты - живые клетки, бактерии, вирусы.
Новые микролинзы, обладающие уникальной структурой, позволяют в два раза увеличить эффективность оптических элементов с точки зрения их пропускной способности и могут найти применение не только в оптических пинцетах, но и в различных датчиках и сенсорах, в том числе для смартфонов, а также в медицинском и телекоммуникационном оборудовании. Разработке ученых посвящена статья, опубликованная в журнале "Компьютерная оптика” Исследования проводились при финансовой поддержке Российского научного фонда и Программы развития Самарского университета на 2021-2030 годы в рамках государственной программы "Приоритет 2030".
"В рамках нашего исследования была разработана оригинальная структура металинз (2), позволяющая в два раза увеличить дифракционную эффективность оптического элемента и создавать световые поля с заданными новыми свойствами. Данные металинзы могут применяться в оптических пинцетах, лазерных микроскопах, в медицинском оборудовании - например, для более точного удаления лазером биотканей при проведении операций на глазах, а также в сфере микроэлектроники - для создания различных миниатюрных сенсоров и датчиков, в том числе гироскопов и акселерометров для смартфонов, и в сфере телекоммуникаций - например, для мультиплексирования, то есть, уплотнения каналов оптоволоконных линий", - рассказал один из авторов исследования доцент кафедры технической кибернетики Самарского университета им. Королёва Дмитрий Савельев.
Как показали исследования, эффективность оптического элемента можно увеличить в два раза путем оптимизации метаповерхностей (3) в форме скрученных субволновых аксиконов (4) с различным углом закрутки. По словам научного сотрудника Института систем обработки изображений РАН Сергея Дегтярева, использование таких металинз дает возможность расширить диапазон манипуляций с микрообъектами, что позволяет говорить о создании новой разновидности оптического пинцета.
"Разработанные нами металинзы также показали возможность получения обратного потока энергии, то есть, в этом случае световая энергия частично распространяется в направлении к источнику, а это можно использовать для оптического микроманипулирования. То есть, по сути – это новая форма оптической ловушки, оптического пинцета", - отметил Сергей Дегтярев.
Автор фото: Анар Мовсумов
источник »
