來源:倫斯勒理工學院
受使用大型太空望遠鏡發現系外行星的概念啟發，一組研究人員正在開發全息透鏡，可以將可見光和紅外星光聚焦成影象或光譜。今天發表在《自然科學報告》(Nature Scientific Reports)上的一篇文章詳細介紹了這種實驗方法，它可以用來製造一種直徑達幾米的輕型柔性透鏡，可以在發射時捲起來，並在太空中展開。
“我們使用兩種球形光波來產生全息圖，這使我們能夠很好地控制記錄在膠片上的衍射光柵，以及它對光線的影響——要麼以超高靈敏度分離光線，要麼以高解析度聚焦光線，”倫斯勒理工學院客座研究員、光學和光子學專家謝美麗說，他建立了控制全息圖輸出的數學解決方案。“我們相信這個模型在需要極高光譜解析度的光譜學應用中很有用，比如分析系外行星。”
謝長廷也持有在國立陽明大學教師職位Taiwain,倫斯勒理工學院物理學家林尚佑和海蒂喬紐伯格,曾與托馬斯·d .同上,藝術家和發明家構思的想法一個光學空間望遠鏡的傳統中解脫出來,又重,玻璃反射鏡和透鏡。Ditto於20世紀70年代首次在倫斯勒工作，目前是天體物理學的訪問研究員。
必須發射到太空的望遠鏡(為了能在地球大氣層之外獲得更好的視野)受到玻璃透鏡重量和體積的限制，實際上直徑只有幾米。相比之下，輕量級的柔性全息透鏡——更恰當地稱為“全息光學元件”——直徑可達幾十米。倫斯勒物理學、應用物理學和天文學教授紐伯格說，這種儀器可以用來直接觀測系外行星，這是對目前基於系外行星對其所繞恆星發出的光的影響來探測系外行星的方法的一個飛躍。
“為了找到地球2.0，我們真的想透過直接成像看到系外行星——我們需要能夠看到恆星和行星分離的恆星。為此，我們需要高解析度和一個非常大的望遠鏡，”天體物理學家、銀河結構專家紐伯格說。
全息光學元件是菲涅耳透鏡的改良版，菲涅耳透鏡是一種使用在平面上排列的同心稜鏡環來模仿彎曲透鏡的聚焦能力而沒有本體的透鏡。菲涅耳透鏡的概念——被開發用於燈塔——可以追溯到19世紀，現代的菲涅耳透鏡由玻璃或塑膠製成，可以在汽車燈、微光學和相機螢幕中找到。
菲涅爾全息光學元件——透過將感光塑膠薄膜暴露在距離薄膜不同的兩個光源下而產生——並不少見，但現有的方法僅限於只能聚焦光線而不能分離光線的透鏡。
通訊作者、倫斯勒物理學、應用物理學和天文學教授林說，這種新方法可以讓設計者將光聚焦到一個點上，或者將它分散到組成它的顏色中，從而產生純色光譜。這種方法使用兩個光源，位置非常接近，產生同心圓的光波，當光波向電影傳播時，要麼形成要麼抵消。這種收斂或干涉的模式可以根據謝坤山提出的公式來調整。它被印刷或“記錄”到膠片上，作為一個全息影象，根據影象的結構，透過全息光學元件的光被聚焦或拉伸。
“我們想要拉伸光線，這樣我們就可以把它分成不同的波長。任何菲涅爾透鏡都會稍微拉伸光線，但這還不夠，”光子晶體和奈米光子學專家林說。“透過我們的方法，我們可以在一端獲得超高解析度，或超高靈敏度——每一種顏色都被分離出來。當光線像這樣被拉伸時，顏色就非常好，就像你能得到的那樣純粹和生動。”
