Инженеры из Гарвардского университета создали метаповерхность, с использованием которой любая оптическая система может фиксировать поляризацию света. Разработка описана в статье, опубликованной Optics Express.

Физики из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук имени Джона А. Полсона разработали специальный фильтр для оптических приборов, который представляет собой метаповерхность из субволновых наностолбиков. При прохождении через фильтр световая волна на основе поляризации разделяется на отдельные потоки. В результате формируются четыре изображения, каждое из которых показывает разные аспекты поляризации света. Затем изображения объединяются, что дает полную картину для каждого пикселя.

Чтобы продемонстрировать работу изобретения на практике, исследователи установили свой фильтр перед объективом стандартной камеры машинного зрения. Метаповерхность размещается непосредственно перед выбранной линзой в небольшой трубке, в которой также находятся полосовой фильтр и полевая диафрагма. Чтобы получить информацию о поляризации, достаточно просто сфотографировать нужный объект.

Схематическое и фактическое изображение разработки. BP — полосовой фильтр. Изображение: Лаборатория Капассо, Гарвардская школа инженерных и прикладных наук.

Поляризация, то есть направление колебания световой волны, дает большое количество информации об объектах, с которыми она взаимодействует, например, о частицах жидкости в воздухе или магнитном поле звезд. Традиционно, для того чтобы фиксировать поляризацию света, ученые и инженеры используют специализированные дорогие камеры.

«Возможность добавить поляризационную чувствительность к любой камере позволит фиксировать детали, недоступные при обычной съемке. Это поможет усовершенствовать многие прикладные решения, например, систему распознавания лиц, беспилотные автомобили и биометрические датчики», — говорит Федерико Капассо, один из авторов исследования.

«Наш метафильтр невероятно универсальный, — добавляет Поль Шевалье, соавтор исследования. — Это компонент, который может использоваться в различных оптических системах, от телескопов размером с комнату до крошечных шпионских камер, расширяя область применения поляризационных камер».