紐約州特洛伊——受用巨型太空望遠鏡發(fā)現系外行星的概念的啟發(fā)，一組研究人員正在開發(fā)全息透鏡，將可見光和紅外星光渲染成聚焦圖像或光譜。周四發(fā)表在《自然科學報告》上的一篇文章中詳細介紹了這種實驗方法，它可用于制造直徑數米的輕型柔性透鏡，可以滾動發(fā)射并在太空中展開。
“我們使用兩個球面光波來產生全息圖，這使我們能夠精確控制記錄在膠片上的衍射光柵，以及它對光的影響——要么以超高靈敏度分離光，要么以高分辨率聚焦光，”倫斯勒理工學院的訪問研究員、光學和光子學專家謝梅麗說，他建立了一個數學解決方案來控制全息圖的輸出。“我們相信該模型可能適用于需要極高光譜分辨率光譜的應用，例如系外行星的分析。”
Hsieh 還在國立陽明交通大學擔任教職，與倫斯勒物理學家 Shawn-Yu Lin 和 Heidi Jo Newberg 一起，與構思光學空間概念的藝術家和發(fā)明家 Thomas D. Ditto 合作望遠鏡擺脫了傳統(tǒng)的、笨重的玻璃反射鏡和透鏡。Ditto 于 1970 年代首次在倫斯勒工作，目前是天體物理學的訪問研究員。
必須發(fā)射到太空的望遠鏡(從不受地球大氣層阻礙的視野中受益)受到用于聚焦光線的玻璃鏡的重量和體積的限制，這些玻璃鏡的直徑實際上只能跨越幾米。相比之下，用于聚焦光線的輕型柔性全息透鏡——更恰當地稱為“全息光學元件”——可能有幾十米寬。倫斯勒物理學、應用物理學和天文學教授紐伯格說，這種儀器可用于直接觀測系外行星，這是目前根據系外行星對其軌道恒星發(fā)出的光的影響來探測系外行星的方法的飛躍。
“為了找到地球 2.0，我們真的很想通過直接成像來觀察系外行星——我們需要能夠觀察恒星并看到行星與恒星分離。為此，我們需要高分辨率和非常大的望遠鏡，”天體物理學家和星系結構專家紐伯格說。
全息光學元件是菲涅耳透鏡的改進版本，菲涅耳透鏡是一類透鏡，它使用排列在平面上的棱鏡的同心環(huán)來模擬沒有體積的彎曲透鏡的聚焦能力。菲涅耳透鏡的概念——開發(fā)用于燈塔——可以追溯到 19 世紀，現代菲涅耳透鏡由玻璃或塑料制成，用于汽車燈、微型光學器件和相機屏幕。
但是，雖然菲涅爾全息光學元件——通過將光敏塑料薄膜暴露在距膠片不同距離的兩個光源下——并不少見，但現有的方法僅限于只能聚焦光的透鏡，而不是將其分離成它的組成顏色。
通訊作者、倫斯勒物理學、應用物理學和天文學教授林說，這種新方法允許設計師將光聚焦到一個點上或將其分散成其組成顏色，從而產生純色光譜。該方法使用兩個彼此非?？拷墓庠矗鼈儠a生同心的光波——當它們向膠片傳播時——要么相互疊加，要么相互抵消。這種會聚或干擾模式可以根據 Hsieh 開發(fā)的公式進行調整。它作為全息圖像被打印或“記錄”到膠片上，并且根據圖像的結構，穿過全息光學元件的光要么被聚焦，要么被拉伸。
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