Израильские ученые представили новую технологию производства оптических линз

В Израильском технологическом институте (Технион) разработали инновационную технологию производства сложных несимметрических оптических линз, не прибегая к их отливке и полировке. Вместо этого используется жидкий полимер, который принимает заданную форму в жидкой среде, после чего застывает под воздействием ультрафиолетовых лучей.

Новый меход позволит значительно удешевить изготовление высокоточных оптических компонентов для очков, устройств VR и AR, приборов фокусировки солнечного излучения, медицинского оборудования, микроскопов, телескопов и другой техники.

Cлева направо: разработчики Омер Лурье, Моран Беркович, Мор Альграси. Фото: Рами Шалюш, пресс-служба Техниона

Новая технология была описана в журнала Optica. Авторы статьи – Мор Альграси, докторант лаборатории профессора Морана Берковича в Технионе, и доктор Валерий Фрумкин, в настоящее время работающий над пост-докторатом в Массачусетском технологическом институте, в недавнем прошлом - сотрудник лаборатории профессора Берковича. Сама идея возникла у Фрумкина и Берковича, когда они ознакомились с отчетом Всемирного экономического форума, где говорилось, что два с половиной миллиарда человек в мире, в основном в развивающихся странах, не могут обзавестись обычными оптическими очками.

Но вскоре ученым стало понятно, что возможностей применения их технологии гораздо больше: современные подходы в науке и медицине требуют создания оптических компонентов сложной конфигурации, в то время как большинство линз имеют сферическую форму. Создание несимметричных сложных линз – процесс долгий и дорогостоящий, поскольку требует специального оборудования для литья и полировки. Еесть еще одна технология производства линз основана на многослойной 3D-печати, но имеет два основных недостатка: во-первых, не обеспечивает необходимого качества поверхности, а во-вторых, требует значительного времени печати при увеличении объема производства.

При создании оптических компонентов диаметром более 2 миллиметров новым методом возникла проблема: требовалось найти способ преодолеть силу тяжести над поверхностным натяжением жидкой среды. Но ученые в Технионе сумели отрегулировать свойства полимера так, чтобы поверхностное натяжение компенсировало силу гравитации.

Решение оказалось простым и красивым: при производстве линзы используется жесткий каркас, помещенный в жидкую среду. Внутрь каркаса вводится жидкий полимер. Силы гравитации и поверхностное натяжение приходят во взаимодействие, и когда полимер внутри каркаса достигает нужной формы, на него направляют УФ-лучи для окончательного затвердевания.

Ученые продемонстрировали не только простые сферические линзы, но и оптические компоненты со сложной геометрией FreeForm. В публикации говорится, что качество поверхности линз, произведенных на основе инновационной технологии, не уступает линзам, обработанным лучшими современными способами полировки. Уровень их шероховатости - менее одного нанометра, а процесс производства намного быстрее и проще. Еще одно преимущество новой технологии – производство становится почти безотходным, что немаловажно для защиты экологии.

В будущем, помимо создания жестких линз, новая технология может быть использована для производства жидких оптических компонентов. Тогда форму линзы можно будет изменять по необходимости, меняя характеристики внутреннего полимера или внешней среды.

НЭП. В.З. Фото: Pixabay 

Метки:


Читайте также