Через прозрачное гладкое оконное стекло свет проходит практически без изменений. Но, если сделать поверхность стекла шероховатой, с размерами шероховатости порядка длины волны, то оно будет рассеивать весь падающий свет, и через него мы ничего не сможем увидеть. Это связано с тем, что шероховатости изменяют фазу падающей волны, что и приводит к изменению направления падающего луча.
Зная информацию о форме рельефа поверхности, можно рассчитать ее оптические свойства и понять, как она будет модифицировать свет. Верно и обратное: если мы хотим иметь определенные свойства оптического элемента, то, в принципе, можно рассчитать форму оптической поверхности, которая эти свойства реализует.
Самое удивительное здесь заключается в том, что для самых радикальных преобразований светового пучка достаточно уметь формировать заданный микрорельеф с высотой порядка длины волны, т.е. примерно 1 мкм для света видимого диапазона. Еще более интересные явления могут происходить, когда размеры структур меньше длины волны. В диэлектрической среде таким образом можно локально изменять коэффициент преломления, а комбинируя субволновые структуры металла и диэлектрика, получать метаматериалы.
Группа субволновой оптики и микролитографии собственно и изучает вопросы, связанные с тем, что происходит со светом при прохождении микроструктур с размером рельефа порядка длины волны и как сделать микроструктуры нужной формы для реализации нужных оптических свойств поверхности.
Основные конкретные направления работы
- Расчет и изготовление оптических элементов с заданными свойствами для когерентного света.
- Создание пленочных отражающих элементов с различными визуальными элементами для немонохроматического излучения, цифровая голография.
- Использование методов сканирующей зондовой микроскопии для анализа формы поверхности и синтеза микроструктур (силовая литография).
- Технология электронно-лучевой литографии в создании микрорельефных элементов.
- Разработка итеративных методов расчета оптических элементов.