Thấu kính phẳng sử dụng sự nhiễu xạ để lấy nét hình ảnh - Ảnh: University of Utah
Kính thiên văn đầu tiên sử dụng thấu kính/gương được gọi là kính thiên văn khúc xạ - là những thiết bị nhỏ thường được các nhà thiên văn học nghiệp dư hay những nhà thám hiểm muốn ngắm núi sử dụng.
Tuy nhiên hầu hết các thiết bị lớn hơn hiện nay đều dùng phương pháp gương cong (gương phản xạ). Đó là vì để bắt được nhiều ánh sáng hơn, thấu kính phải rộng hơn và do đó trở nên cồng kềnh và đắt tiền hơn.
Giáo sư Rajesh Menon, làm việc tại Đại học Utah (Mỹ), đã dẫn dắt nhóm nghiên cứu tìm ra cách để thay đổi điều đó, ít nhất là đối với các thiết bị trên không gian.
Theo trang IFLScience ngày 4-3, các thấu kính khúc xạ truyền thống dùng độ cong của thấu kính để bẻ cong ánh sáng. Thấu kính càng rộng thì càng thu được nhiều ánh sáng, cho phép chúng ta thấy được những thứ quá mờ so với mắt thường. Trong khi đó, những thấu kính dày hơn cho phép bẻ cong ánh sáng nhiều hơn, giúp tăng độ phóng đại lên.
Bên cạnh khúc xạ và phản xạ, ánh sáng cũng có thể thay đổi đường đi của nó thông qua nhiễu xạ. Điều này có nghĩa là chúng ta có cách thứ ba để lấy nét hình ảnh nhưng màu sắc lại bị méo mó khá nhiều.
Mặc dù thấu kính nhiễu xạ được dùng trong thiên văn học, song nó chỉ hiệu quả với các ánh sáng cam và đỏ, đặt ra những hạn chế lớn.
Nhóm của ông Menon đã tạo ra 20.000 vòng nhiễu xạ trên một tấm wafer bằng kính theo cách cho phép một loạt các bước sóng được phóng đại cùng nhau. Khi ánh sáng chiếu vào thấu kính sẽ tạo ra màu sắc giống như trên đĩa CD. Wafer thường là miếng silicon cực mỏng dùng trong ngành bán dẫn.
Nhóm nghiên cứu đã chứng minh tính khả thi của phương pháp này bằng cách sử dụng thấu kính có đường kính 100mm và chụp ảnh Mặt trời và Mặt trăng. Thấu kính này đã chứng minh được tính phù hợp của nó với mọi bước sóng khả kiến và thậm chí cả bước sóng hồng ngoại.
Nhóm nghiên cứu kỳ vọng công trình của họ là bước đệm hướng tới việc tạo ra các thấu kính phẳng và nhẹ có khẩu độ cực lớn, với khả năng chụp ảnh đầy đủ màu sắc để ứng dụng trong các kính viễn vọng hay kính thiên văn trên không và trong vũ trụ.
Trọng lượng thiết bị rất quan trọng khi đưa vào không gian. Kính thiên văn nhỏ gọn cũng phù hợp với các khinh khí cầu hay máy bay. "Nếu thành công, những thấu kính phẳng này có thể tạo ra các hệ thống hình ảnh trên không và ngoài vũ trụ đơn giản hơn, rẻ hơn để quan sát thiên văn học và Trái đất", ông Menon cho biết.
Nhóm cũng đang nghiên cứu các thấu kính phẳng lớn hơn. Nghiên cứu được đăng trên tạp chí Applied Physics Letters.
