اكتشف الباحثون طريقة مبتكرة لإنتاج عدسات فريزنيل زون (Fresnel Zone Plates) – وهي عدسات بصرية رقيقة جدًا – باستخدام تقنيات التصنيع التقليدية لأشباه الموصلات. وعلى الرغم من أنها أقل كفاءة في الوقت الحالي، فإن هذه العدسات تحمل وعدًا كبيرًا بإحداث ثورة في العديد من الصناعات مثل الفلك والإلكترونيات الاستهلاكية بفضل إمكانية إنتاجها بكميات ضخمة وتصميمها لتناسب تطبيقات محددة.

إعادة تعريف تصنيع الأجهزة البصرية

تعتبر العدسات البصرية الرقيقة جدا، التي يمكن إنتاجها باستخدام تقنيات تصنيع رقائق الميكروشرائح، خطوة كبيرة نحو الجيل القادم من الأجهزة البصرية المدمجة. قام باحثون من جامعة طوكيو وشركة JSR بتصنيع واختبار عدسات مسطحة تعرف باسم فريزنيل زون (FZPs) باستخدام معدات تصنيع أشباه الموصلات الشائعة مثل آلة الآي-لاين ستيبر. ويعد هذا هو أول مرة يتم فيها إنتاج هذه العدسات باستخدام هذه الطريقة. على الرغم من أن العدسات المسطحة الحالية تفتقر إلى كفاءة العدسات التقليدية، إلا أنها تحمل إمكانيات هائلة لإحداث ثورة في مجال البصريات عبر الصناعات مثل الفلك والرعاية الصحية والإلكترونيات الاستهلاكية.

اختبارات دقيقة للعدسات الجديدة

اختبر الباحثون دقة عدسات FZPs باستخدام اختبار دقة بصرية قياسي في الصناعة، حيث أظهرت العدسات قدرة على تركيز الضوء المرئي إلى أقل من 1.1 ميكرون، وهو أقل من 100 مرة من سمك الشعر البشري. ومع ذلك، فإن الكفاءة في جمع الضوء لهذه العدسات الجديدة لا تتجاوز 7% في الوقت الحالي، مما يعني أنها تنتج صورا مشوشة جدا.

اختراق تقني في تكنولوجيا إنتاج العدسات

قال الأستاذ المساعد كونيياكي كونشي من معهد علوم وتكنولوجيا الفوتونات: "لقد طورنا طريقة بسيطة وقابلة للإنتاج بكميات كبيرة لإنتاج عدسات FZPs باستخدام نظام الطباعة الضوئية لأشباه الموصلات الشائع". وأضاف: "لقد استخدمنا نوعا خاصا من المواد يسمى "الصور الضوئية الملونة" التي كانت في الأصل مصممة لاستخدامها كمرشحات لونية. ومن خلال تغليف المادة وتعريضها للضوء وتطويرها، استطعنا إنتاج عدسات قادرة على تركيز الضوء المرئي".

آفاق المستقبل والفوائد البيئية

"بالإضافة إلى القدرة على تصنيع عدسات FZPs بكفاءة، قمنا أيضًا بتطوير محاكاة تم التأكد من تطابقها بشكل وثيق مع تجاربنا، مما يعني أنه يمكننا تخصيص التصاميم لتناسب تطبيقات معينة في مجالات مختلفة مثل الطب قبل البدء في الإنتاج"، قال كونشي. وأضاف: "نحن نتوقع أيضا فوائد بيئية واقتصادية، حيث أن عملية إنتاج FZPs تزيل الحاجة إلى المواد الكيميائية السامة المستخدمة في النقش وتقليل استهلاك الطاقة بشكل كبير".

ستكون هذه العدسات أو التقنيات المستوحاة منها جزءا من المستقبل القريب، وستساعد في تحسين أجهزة الهواتف الذكية فائقة الرقة والأجهزة الأخرى في المستقبل.