p Em um artigo recente na Light:Science &Applications, Os pesquisadores da Universidade de Rochester, Jannick Rolland e Jacob Reimers, descrevem um dispositivo óptico com aplicações potenciais que vão desde imagens aprimoradas de satélite e diagnóstico até a correspondência mais precisa da cor da tinta na parede de uma sala de estar. p O dispositivo é um tipo de espectrômetro - um instrumento óptico que pega luz e a divide em componentes para revelar um catálogo de informações sobre um objeto.

p Ao contrário dos espectrômetros tradicionais, Contudo, este é projetado usando ótica de forma livre, um avanço relativamente recente que desequilibra mais de um século de design óptico.

p Por mais de 125 anos, projeto óptico foi restringido a usar rotacionalmente simétrico, muitas vezes superfícies perfeitamente esféricas colocadas em tubos redondos - por exemplo, câmeras reflex de lente única e lentes objetivas de microscópio. Cada elemento de lente em tal design pode contribuir com até 15 aberrações que limitam o campo de visão e resolução.

p O advento do controle numérico computadorizado e da nova tecnologia de torneamento de diamante tornou viável e econômico projetar e fabricar muito mais complicado, superfícies ópticas de forma livre que dispensam simetria rotacional. O design de forma livre permite que um dispositivo corrija aberrações de forma eficiente com menos, lentes e espelhos menores. O resultado, pesquisadores dizem, serão sensores, monitores móveis, e uma série de outros dispositivos que não são apenas menores em tamanho, mais leve, e menos caro - mas também supera aqueles que contêm lentes e espelhos tradicionais.

p Reimers, um estudante de doutorado e o autor principal, e Rolland, o Professor Brian J. Thompson de Engenharia Ótica e orientador de tese de Reimers, descreve um espectrômetro usando três espelhos de superfície de forma livre. Recursos:

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• É cinco vezes mais compacto do que os designs de espectrômetro semelhantes que usam espelhos mais convencionais.
• Permite um aumento de três vezes nas larguras de banda analisadas.
• É 65 vezes mais eficaz na correção de aberrações que afetam o campo de visão e a resolução.

p "Os espectrômetros monitoram o meio ambiente, ajudar a examinar pacientes, e são amplamente usados ​​para muitas outras aplicações. O que encontramos aqui pode ser aplicado a espectrômetros usados ​​em todas essas outras aplicações, "diz Rolland." Esse é o poder da ótica de forma livre.

p O projeto é financiado pelo Centro de Óptica de Forma Livre da Universidade (CeFO), uma iniciativa colaborativa financiada pela National Science Foundation e dirigida por Rolland, que também envolve a Universidade da Carolina do Norte em Charlotte e vários parceiros da indústria cujas taxas de associação financiam a pesquisa. O objetivo do centro é promover projetos pré-competitivos que avancem a ótica de forma livre, desde o laboratório até as aplicações industriais.

p O espectrômetro descrito pelos dois pesquisadores é baseado na geometria Offner-Chrisp, amplamente utilizado pela indústria ótica para corrigir aberrações criadas por superfícies mais convencionais.

p "Começando com uma compreensão, geometria bem corrigida era importante, porque pudemos mostrar como podemos torná-lo ainda melhor usando a ótica de forma livre, "diz Reimers." É uma geometria que vários de nossos parceiros da indústria CeFO endossaram. "

p O artigo enfoca a ciência por trás do projeto de um espectrômetro de forma livre. Outro artigo publicado em junho na Optics Express, um Optical Society Journal, focada na fabricação e teste da grade convexa. Dois artigos futuros, coautoria de pesquisadores de Rochester e UNC – Charlotte, irá descrever a fabricação dos espelhos, bem como a fabricação e montagem do protótipo completo.

p "O que é bom sobre o que Jacob fez é não apenas criar um design, mas para mostrar a ciência por trás disso, e porque é melhor, "diz Rolland.