柔性全息透镜诞生 以打造发现系外行星的巨型太空望远镜

受巨型太空望远镜发现系外行星的概念启发,一个研究小组正在开发全息透镜,将可见星光和红外星光渲染成聚焦图像或光谱。2021年10月21日发表在《自然科学报告》上一篇文章中详细介绍了这一实验方法,该方法可用于制造一种轻质的柔性透镜,直径达数十米,可以在发射时卷起并在太空中展开。

研究人员使用两个球形光波来制作全息图,这使他们能够精细地控制记录在胶片上的衍射光栅,以及它对光线的影响,要么以超级敏感度分离光线,要么以高分辨率聚焦光线。研究人员相信这个模型在需要极高光谱分辨率的光谱学应用中是有用的,例如分析系外行星。

柔性全息透镜诞生 以打造发现系外行星的巨型太空望远镜

为了获得不受地球大气层阻碍的视野,必须发射到太空中的望远镜受到用于聚焦光线的玻璃镜重量和体积限制,这些玻璃镜的直径实际上只能达到几米。相比之下,用于聚焦光线的轻质柔性全息透镜,直径可以有几十米宽。这样的仪器可以用来直接观察系外行星,和目前根据系外行星对其轨道上恒星发光影响来探测系外行星的方法相比是一个巨大飞跃。

柔性全息透镜诞生 以打造发现系外行星的巨型太空望远镜

研究人员表示为了找到地球2.0,他们真的想通过直接成像看到系外行星,为此他们需要高分辨率和真正的大型望远镜。全息光学元件是菲涅尔透镜的改进版,菲涅尔透镜是一类使用同心环棱镜排列在一个平面上的透镜,以模仿弯曲透镜的聚焦能力,但没有体积。菲涅尔透镜的概念可以追溯到19世纪,现代的玻璃或塑料菲涅尔透镜可以在汽车灯、微型光学器件和相机屏幕中找到。

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