Исследователи Томского политехнического университета вместе с иностранными коллегами впервые создали плоское зеркало с фокусом, принцип работы которого основан на эффекте фотонной струи. Такие отличительные свойства, а также простота получения и обработки открывают широкие перспективы применения зеркала в микроэлектронике, фотонике и «лабораториях на чипе». Результаты исследования представлены в журнале Scientific Reports.

«Зеркала используются для фокусировки излучения. Самый банальный пример — простой фонарик. Свет, исходящий из него, фокусируется как раз за счет зеркала, но оно параболической формы. Обычное плоское зеркало излучение не фокусирует. Но оказалось, что это можно изменить, причем крайне простым способом», — рассказал первый автор статьи, профессор отделения электронной инженерии ТПУ Игорь Минин.

Теоретическую возможность существования эффекта плоского фокусирующего зеркала на основе фотонной струи, которая создается при отражении падающих лучей, ученые предсказали в более ранних работах. Но теперь они экспериментально смогли изготовить такой тонкий слой диэлектрика, который смог выполнять все эти функции. В качестве подложки для материала исследователи использовали кремний, на который поместили свое зеркало из полидиметилсилоксана толщиной в один микрометр.

При прохождении излучения через такой материал микрочастицы внутри него выполняют роль линз, фокусируя свет вблизи своей поверхности. Большое количество таких микрочастиц в конечном итоге позволяет получить сфокусированный отраженный луч света, исходящий из поверхности материала. По словам исследователей, на практике этот подтвержденный эффект упрощает использование плоских зеркал для фокусировки.

«Нам не нужно менять форму зеркала, да и весь процесс фокусировки оказывается при этом намного проще. Для этого нужно только зеркало, частица диэлектрика и источник излучения. При этом важно, что мы можем использовать плоское зеркало очень маленького размера, так как изготовить такое же изогнутое крайне затратно и трудно. Поэтому его можно использовать в миниатюрных устройствах, и за счет простой формы его легко совмещать с другими элементами. В этом преимущество нашей разработки не только в сравнении с искривленными зеркалами, но и с другими методами фокусировки», — резюмировал Минин.

Теперь исследователи планируют глубже исследовать этот эффект и использовать его для манипуляции наночастицами и передачи оптической информации. По словам ученых, такие плоские зеркала могут использоваться в микроэлектронике, а также в различных измерительных приборах, основанных на оптической визуализации.