Ученые Техниона разработали новую технологию оптических линз

Новый меход позволит значительно удешевить изготовление высокоточных оптических компонентов для очков, устройств VR и AR, приборов фокусировки солнечного излучения, медицинского оборудования, микроскопов, телескопов и другой техники.

Новая технология была описана в журнала Optica. Авторы статьи – Мор Альграси, докторант лаборатории профессора Морана Берковича в Технионе, и доктор Валерий Фрумкин, в настоящее время работающий над пост-докторатом в Массачусетском технологическом институте, в недавнем прошлом - сотрудник лаборатории профессора Берковича. Сама идея возникла у Фрумкина и Берковича, когда они ознакомились с отчетом Всемирного экономического форума, где говорилось, что два с половиной миллиарда человек в мире, в основном в развивающихся странах, не могут обзавестись обычными оптическими очками.

Но вскоре ученым стало понятно, что возможностей применения их технологии гораздо больше: современные подходы в науке и медицине требуют создания оптических компонентов сложной конфигурации, в то время как большинство линз имеют сферическую форму. Создание несимметричных сложных линз – процесс долгий и дорогостоящий, поскольку требует специального оборудования для литья и полировки. Еесть еще одна технология производства линз основана на многослойной 3D-печати, но имеет два основных недостатка: во-первых, не обеспечивает необходимого качества поверхности, а во-вторых, требует значительного времени печати при увеличении объема производства.

При создании оптических компонентов диаметром более 2 миллиметров новым методом возникла проблема: требовалось найти способ преодолеть силу тяжести над поверхностным натяжением жидкой среды. Но ученые в Технионе сумели отрегулировать свойства полимера так, чтобы поверхностное натяжение компенсировало силу гравитации.

Решение оказалось простым и красивым: при производстве линзы используется жесткий каркас, помещенный в жидкую среду. Внутрь каркаса вводится жидкий полимер. Силы гравитации и поверхностное натяжение приходят во взаимодействие, и когда полимер внутри каркаса достигает нужной формы, на него направляют УФ-лучи для окончательного затвердевания.

Ученые продемонстрировали не только простые сферические линзы, но и оптические компоненты со сложной геометрией FreeForm. В публикации говорится, что качество поверхности линз, произведенных на основе инновационной технологии, не уступает линзам, обработанным лучшими современными способами полировки. Уровень их шероховатости - менее одного нанометра, а процесс производства намного быстрее и проще. Еще одно преимущество новой технологии – производство становится почти безотходным, что немаловажно для защиты экологии.

В будущем, помимо создания жестких линз, новая технология может быть использована для производства жидких оптических компонентов. Тогда форму линзы можно будет изменять по необходимости, меняя характеристики внутреннего полимера или внешней среды.

Фото: слева направо - Омер Лурье, Моран Беркович, Мор Альграси. Фото: Рами Шалюш, пресс-служба Техниона