더 큰 우주 망원경의 필요성, 가볍고 유연한 홀로그램 렌즈 영감

거대한 우주 망원경으로 외계행성을 발견하는 개념에서 영감을 받은 연구원 팀은 가시광선 및 적외선 별빛을 초점이 맞춰진 이미지나 스펙트럼으로 렌더링하는 홀로그램 렌즈를 개발하고 있습니다. 실험적인 방법은 발사를 위해 구르고 우주에서 펼칠 수 있는 직경이 수 미터인 가볍고 유연한 렌즈를 만드는 데 사용할 수 있습니다.

두 개의 구형 빛의 파장이 홀로그램을 생성하는 데 사용되며, 이 홀로그램은 필름에 기록된 회절 격자와 이것이 빛에 미치는 영향을 초 감도로 분리하거나 고해상도로 초점을 맞추는 효과를 미세하게 제어합니다. 연구원들은 이 모델이 외계행성 분석과 같이 매우 높은 분광 분해능을 필요로 하는 응용 분야에 유용할 수 있다고 믿습니다.

우주로 발사해야 하는 망원경(지구 대기의 방해를 받지 않는 시야를 확보하기 위해)은 빛을 집중시키는 데 사용되는 유리 거울의 무게와 부피로 인해 제한을 받습니다. 이러한 거울은 실제로 직경이 몇 미터에 불과할 수 있습니다. 대조적으로, 빛의 초점을 맞추는 데 사용되는 가볍고 유연한 홀로그램 렌즈("홀로그램 광학 요소"라고 더 적절하게 불림)는 수십 미터가 될 수 있습니다. 이러한 장비는 외계 행성을 직접 관찰하는 데 사용할 수 있습니다. 이는 외계 행성이 궤도를 도는 별에서 오는 빛에 대한 영향을 기반으로 외계 행성을 감지하는 현재의 방법을 뛰어넘는 것입니다.

"지구 2.0을 찾기 위해 우리는 직접 영상을 통해 외계행성을 보고 싶어합니다. 우리는 별을 보고 별과 분리된 행성을 볼 수 있어야 합니다. 이를 위해서는 고해상도와 매우 큰 망원경이 필요합니다.”라고 Heidi Jo Newberg 교수가 말했습니다.

홀로그램 광학 요소는 평면에 배열된 프리즘의 동심 링을 사용하여 벌크가 없는 곡면 렌즈의 초점 능력을 모방하는 렌즈 범주인 프레넬 렌즈의 세련된 버전입니다. 등대용으로 개발된 프레넬 렌즈의 개념은 19세기로 거슬러 올라가며 오늘날의 유리 또는 플라스틱 프레넬 렌즈는 자동차 램프, 마이크로 광학 장치 및 카메라 화면에서 발견됩니다.

그러나 감광성 플라스틱 필름을 필름과 다른 거리에 있는 두 개의 광원에 노출시켜 만든 프레넬 홀로그램 광학 요소는 드문 일이 아니지만 기존 방법은 빛을 분리하지 않고 초점만 맞출 수 있는 렌즈로 제한되었습니다. 구성 색상입니다.

새로운 방법을 통해 디자이너는 빛을 단일 지점에 집중시키거나 구성 색상으로 분산시켜 순수한 색상 스펙트럼을 생성할 수 있습니다. 이 방법은 서로 매우 가깝게 위치한 두 개의 광원을 사용하여 필름을 향해 이동할 때 서로를 생성하거나 상쇄하는 동심원의 빛의 파동을 생성합니다. 이 수렴 또는 간섭 패턴은 Mei-Li Hsieh 교수를 방문하여 개발한 공식을 기반으로 조정할 수 있습니다. 홀로그램 이미지로 필름에 인쇄되거나 "기록"되며, 이미지 구조에 따라 홀로그램 광학 요소를 통과하는 빛이 초점을 맞추거나 늘어납니다.