Các nhà nghiên cứu đến từ Viện Công nghệ Technion – Israel đã phát triển một phương pháp chế tạo thấu kính quang học bằng Polymer lỏng với mức giá vô cùng rẻ và nhanh hơn hẳn giúp phục vụ nhiều mục đích khác nhau, điển hình như áp dụng cho ống kính điều chỉnh, tăng cường thực thế ảo, hệ thống lái xe tự động, y tế cũng như trong thiên văn học. Đặc biệt, phương pháp chế tạo kính quang học dường như có thể được sử dụng cho ống kính nhiếp ảnh.
Chế tạo thấu kính quang học bằng Polymer lỏng
Ống kính quang học tồn tại dưới nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau. Một ống kính càng phức tạp thì việc phát triển và sản xuất càng khó khăn và tốn kém, cần phải có những thiết bị chuyên dụng. Tại Viện Công nghệ Technion – Israel, nhóm nghiên cứu đã phát triển một phương pháp tạo hình polymer lỏng sau đó làm cứng chúngư. Phương pháp này có thể được sử dụng để chế tạo thấu kính quang học lớn.
Trưởng nhóm nghiên cứu Moran Bercovici, Viện Công nghệ Technion – Israel cho biết: “Phương pháp của chúng tôi là tạo ra thấu kính quang học dưới mọi hình dạng mong muốn, đạt được độ nhẵn cực kỳ cao trên bề mặt. Và thấu kính quang học tạo ra từ những thiết bị rất cơ bản, có sẵn trong hầu hết các phòng thí nghiệm. Điều này giúp cho công nghệ dễ dàng để tiếp cận hơn, ngay cả trong điều kiện tài nguyên còn thấp”.
Bercovici và các đồng nghiệp đã công bố nghiên cứu của họ trên Optica. Nếu áp dụng phương pháp kỹ thuật này, các thành phần quang học dạng tự do với độ nhám dưới nanomet sẽ được thành hình ngay chỉ trong vài phút. Nó thậm chí còn nhanh hơn các phương pháp tạo hình khác, điển hình nhất là in 3D.
Omer Luria, một người đóng góp cho bài nghiên cứu, cho biết: “Hiện tại, các kỹ sư quang học phải trả hàng chục nghìn đô la cho các thành phần quang học dạng tự do được thiết kế đặc biệt, đợi hàng tháng trời để trên tay sản phẩm. Với công nghệ chế tạo quang học mới nhất này, chúng tôi lý tưởng hơn khi giúp giảm triệt để cả thời gian chờ đợi và chi phí đầu vào của các nguyên mẫu quang học phức tạp, đồng thời đẩy nhanh sự phát triển của các thiết kế quang học mới.”
Thách thức lớn nhất của nhóm chuyên gia trong việc chế tạo thấu kính quang học bằng polymer lỏng đó chính là khi bạn tăng kích thước của quang học lên hơn khoảng 2mm, trọng lực sẽ khiến chất lỏng tụ thành 1 “vũng nước”. Để khắc phục điều này, các nhà nghiên cứu đã phát triển một cách chế tạo thấu kính bằng cách, sử dụng một loại polymer lỏng được đặt chìm trong một chất lỏng khác. Khi đó, lực nổi sẽ chống lại lực hấp dẫn, cho phép sức căng bề mặt chiếm ưu thế. Nhờ vậy mà các nhà nghiên cứu có thể chế tạo bề mặt quang học nhẵn bằng cách kiểm soát bề mặt của chất lỏng thấu kính.
Sau khi xử lý được trọng lực, nhóm nghiên cứu có thể tạo ra các bề mặt quang học cực mịn. Cuối cùng, cho tia cực tím tiếp xúc với với polymer lỏng để làm cứng. Tính đến thời điểm hiện tại, các chuyên gia đã chế tạo thành công nhiều hình dạng và kích thước thấu kính quang học khác nhau, có cả kích thước thấu kính lên đến 200mm ở hình dạng trefoils (giống như hình ba lá).
Tác giả chính của bài nghiên cứu, Mor Elgarisi, cho biết: “Chúng tôi đã xác định được vô số các dạng hình quang học có thể được chế tạo bằng cách sử dụng phương pháp mới này. Nhìn chung, nó có thể được áp dụng để chế tạo các thành phần quang học ở bất kỳ kích thước nào và vì bề mặt chất lỏng nhẵn tự nhiên nên không cần đánh bóng. Đặc biệt hơn, chúng không tạo ra bất kỳ chất thải nào.”
Video quy trình chế tạo
Đoạn video trên sẽ giúp bạn đọc quan sát được toàn bộ quá trình chế tạo một thấu kính với quy trình mới. Trong tương lai, nhóm nghiên cứu hy vọng rằng sẽ tìm ra cách tự động hóa cho việc chế tạo này, tiết kiệm nhân lực cũng như có thể tạo ra nhiều hình dạng thấu kính quang học khác nhau dưới độ chính xác cao nhất. Nhóm cũng đang thử nghiệm thêm với các polymer khác nữa để xem đâu là loại polymer tạo ra thấu kính quang học tốt nhất.
