Para peneliti telah mengembangkan metode inovatif untuk memproduksi pelat zona Fresnel-lensa optik setipis kertas-menggunakan teknik manufaktur semikonduktor standar.
Lensa-lensa ini, meskipun kurang efisien saat ini, memiliki janji untuk merevolusi industri dari astronomi ke elektronik konsumen dengan potensi mereka untuk produksi massal dan desain spesifik aplikasi.
Mendefinisikan ulang pembuatan perangkat optik
Lensa optik tipis kertas, cukup sederhana untuk produksi massal menggunakan metode pembuatan microchip, dapat membuka jalan bagi generasi baru perangkat optik kompak. Para peneliti dari University of Tokyo dan JSR Corp telah membuat dan menguji lensa datar yang dikenal sebagai Fresnel Zone Plates (FZP) menggunakan peralatan manufaktur semikonduktor umum, khususnya stepper I-line. Ini menandai pertama kalinya lensa semacam itu diproduksi dengan pendekatan ini. Sementara lensa datar ini saat ini tidak memiliki efisiensi lensa konvensional, mereka memiliki potensi signifikan untuk merevolusi optik di seluruh industri seperti astronomi, perawatan kesehatan, dan elektronik konsumen.
Meskipun lensa datar, seperti logam, sudah ada, harganya mahal, kompleks, dan terbatas dalam ketersediaan. Produsen, didorong oleh kebutuhan akan kualitas yang lebih tinggi, kinerja yang lebih baik, dan biaya yang lebih rendah, sedang mengeksplorasi teknologi alternatif dengan bantuan peneliti akademik. FZP telah muncul sebagai solusi yang menjanjikan, terutama untuk aplikasi di mana ruang berada pada premi. Untuk pertama kalinya, para peneliti berhasil memproduksi lensa sampel melalui proses yang sederhana dan efisien menggunakan mesin industri standar.
Terobosan dalam teknologi produksi lensa
“Kami mengembangkan metode sederhana dan diproduksi secara massal untuk FZP menggunakan sistem litografi semikonduktor umum, atau stepper,” kata Associate Professor Kuniaki Konishi dari Institute for Photon Science and Technology. “Ini karena jenis fotoresis atau topeng khusus yang disebut Color Resist, yang awalnya dirancang untuk digunakan sebagai filter warna. Dengan hanya melapisi, mengekspos, dan mengembangkan bahan ini, kami menghasilkan lensa yang mampu memfokuskan cahaya tampak hanya menjadi 1,1 mikron, sekitar 100 kali lebih tipis dari rambut manusia. ”
Kelemahan saat ini dengan FZP baru adalah bahwa mereka hanya memiliki efisiensi pengumpulan cahaya 7%, yang berarti mereka menghasilkan gambar yang terlalu bising. Tetapi tim sudah bekerja pada cara untuk meningkatkan empat kali lipat ini dengan mengubah cara mereka menggunakan warna menolak. Namun, ini akan membutuhkan tingkat kontrol yang lebih besar atas sifat fisik yang tahan daripada yang diberikan kepada para peneliti pada saat penelitian ini, meskipun kemampuan untuk melakukan ini memang ada.
Prospek masa depan dan manfaat lingkungan
“Selain membuat FZP secara efisien, kami juga merancang simulasi yang dikonfirmasi untuk mencocokkan eksperimen kami dengan sangat erat. Artinya, kami dapat menyesuaikan desain untuk mencocokkan aplikasi spesifik di bidang yang berbeda, seperti kedokteran, sebelum berkomitmen untuk produksi, ”kata Konishi. “Selain itu, kami membayangkan manfaat lingkungan dan ekonomi juga, karena tidak seperti metode manufaktur tradisional, proses produksi FZP menghilangkan kebutuhan akan bahan kimia etsa beracun dan secara signifikan mengurangi konsumsi energi.”
Jadi, mungkin perlu beberapa saat sebelum FZP membantu Anda menangkap momen dalam kesetiaan visual yang tinggi dengan smartphone ultrathin Anda, tetapi ini, atau teknologi yang terinspirasi olehnya, kemungkinan akan segera hadir.
Referensi: “Lensa Flat Plate Zona Fresnel Optik yang seluruhnya terbuat dari photoresist berwarna melalui stepper I-line” oleh Ryohei Yamada, Hiroyuki Kishida, Tomohiro Takami, Itti Rittaporn, Mizuho Matoba, Haruyuki Sakurai dan Kuniaki Kunaki, 16 Januari, Haruyuki, dan Kuniaki Kunaki, KuniKi, KuniKi, KuniKi, 16 Januari, dan KuniKi, KUNAKI, KUNAKI, KUNAKI, KUNAKI, KUNAKI, 16 JANUYI, KUNAKI, KUNAKI, KUNAKI, 16 JANUAN 202. Cahaya: Sains & Aplikasi.
Doi: 10.1038/s41377-024-01725-6
