모발보다 100 배 얇은 초박형 렌즈 개발 성공

4 차 산업 혁명이 도래하고 무인 차량 및 드론과 같은 자율 주행 기술에 대한 관심이 증가함에 따라 초소형 광학 센서, LiDAR, 카메라와 같은 초소형 광학 센서에 대한 기술 수요가 증가하고 있습니다. 그러나 기존 광학계는 굴절 렌즈의 물리적 한계로 인해 크기와 무게를 줄이는 데 근본적인 한계가 있습니다.

하지만 국내 연구팀은 기존 굴절 렌즈보다 1 만배 더 얇은 초박형 렌즈 개발에 성공 해 스마트 폰에 사용되는 카메라의 크기를 획기적으로 줄일 수있는 길을 열었다.

▲ (사진) 기존 렌즈와 메타 렌즈의 두께를 비교 한 사진

과학 기술 정보 통신부, 포항 공과 대학교 기계 공학 / 화학 공학과, 노준석 교수 연구팀, 고려 대학교 재료 공학과 이헌 교수 연구팀, 삼성 전자 종합 기술원 영상 기기 연구실 한승훈 마스터 팀은 기존 굴절 렌즈의 성능을 유지하지만 두께는 1 만배 다. 얇은 (모발 100 배) 초박형 적외선 초박형 렌즈와이를위한 양산 기술을 개발했다고 2 일 밝혔다.

이는 기존의 크고 무거운 광소 자의 한계를 극복 한 연구 성과로, 메타 물질 상용화에 크게 기여할 수있는 잠재력을 인정 받아 글로벌 학술지 ACS Nano에 2021 년 1 월 1 일 온라인으로 게재됐다.

광학 장치는 빛의 진폭, 위상, 주파수 등 다양한 특성을 제어 할 수있는 장치이며, 메타 물질은 자연에 존재하는 원자를 모방 한 인공 원자로 만든 신소재를 말합니다.

빛을 모으는 렌즈는 스마트 폰, DSLR 카메라와 같은 최신 전자 기기와 광학 기기에 필수 불가결 한 것이지만, 기존의 굴절 렌즈는 크고 무거워 부피가 작아 질수록 성능이 저하됩니다.

스마트 폰에 사용되는 카메라는 이미지 왜곡을 줄이기 위해 8 ~ 9 개의 굴절 렌즈로 구성된 복합 렌즈를 사용하지만, 복합 렌즈의 두께를 줄이기가 어려우므로 카메라가 카메라에서 튀어 나오는 이른바 ‘카 터키’문제 스마트 폰 뒷면이 발생합니다. 발생합니다. 또한 DSLR 카메라에 사용되는 굴절 렌즈의 경우 500g에서 고성능 제품으로 갈수록 4kg을 초과하는 얇고 가벼운 렌즈에 대한 수요가 매우 높습니다.

연구진은 메타 물질 기반 렌즈를 연구하여 고성능 및 작은 부피의 렌즈를 개발했으며, 메타 물질은 기존 소재가 제공 할 수없는 음향 굴절, 초고 굴절 등 다양한 광학적 특성을 자유롭게 제어 할 수 있습니다. 초박형 평면 렌즈, 고해상도 홀로그램, 투명 망토와 같은 새로운 광학 장치를 구현할 수 있기 때문에 전 세계적으로 연구되고있는 분야입니다.

그러나 이전에 메타 물질 제조에 사용되었던 전자빔 리소그래피 (강한 전압을 통해 전자빔을 집중시켜 나노 미터 수준의 패턴을 처리 할 수있는 나노 가공 기술)는 공정 속도 때문에이를 통해 생산되는 메타 물질이다. 느리고 비용이 매우 높습니다. 약물의 단가도 높았 기 때문에 기존 메타 물질 연구는 실험실 수준에서 벗어날 수 없었다.

이러한 한계를 극복하기 위해 연구팀은 메타 물질 구현에 적합한 광학적 특성을 갖고 자유롭게 형성 할 수있는 나노 복합체 기반의 새로운 나노 몰딩 소재와 단일 공정으로 형성 될 수있는 원스텝 프린팅 기술을 개발하고있다. . 성공했습니다.

한편 연구진은 실리콘 나노 복합체와 프린팅 기술을 기반으로 모발 두께보다 100 배 얇은 1 마이크로 미터 두께의 초박형 메타 렌즈를 개발했으며이를 통해이를 결합 해 이미징에 성공했다. 실제 광학 시스템. 확인되었습니다.

노준석 교수는“본 연구에서 구현 한 초박형 금속 렌즈는 기존의 광학적 특성이 동일한 적외선 굴절 렌즈보다 1 만배 더 얇기 때문에 크고 무거운 굴절로 인한 다양한 문제를 해결할 수있을 것”이라고 말했다. 렌즈. 형광 투시 등 다양한 분야에 적용될 수있을 것으로 기대됩니다.” 그는 연구의 영향을 설명했습니다.

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