Lensa Holografik Ringan dan Fleksibel Membuka Jalan bagi Teleskop Antariksa Generasi Depan
Terinspirasi oleh konsep untuk menemukan eksoplanet dengan teleskop luar angkasa raksasa, tim peneliti sedang mengembangkan lensa holografik yang merender cahaya bintang terlihat dan inframerah menjadi gambar yang difokuskan atau spektrum. Metode eksperimental ini dapat digunakan untuk menciptakan lensa ringan dan fleksibel, berdiameter banyak meter, yang dapat digulung untuk peluncuran dan dibuka di luar angkasa.
Dua gelombang bola cahaya digunakan untuk menghasilkan hologram, yang memberikan kontrol halus terhadap grating difraktif yang direkam pada film, dan efeknya pada cahaya — baik memisahkan cahaya dengan sensitivitas super atau memfokuskannya dengan resolusi tinggi. Peneliti percaya model ini dapat berguna dalam aplikasi yang memerlukan spektroskopi resolusi spektral yang sangat tinggi, seperti analisis eksoplanet.
Teleskop yang harus diluncurkan ke luar angkasa (untuk mendapatkan tampilan yang tidak terganggu oleh atmosfer Bumi) terbatas oleh berat dan volume cermin kaca yang digunakan untuk memfokuskan cahaya. Cermin ini secara realistis hanya dapat berkisar beberapa meter diameter. Sebaliknya, lensa holografik ringan dan fleksibel — yang lebih tepat disebut “elemen optik holografik” — yang digunakan untuk memfokuskan cahaya dapat berdiameter puluhan meter. Instrumen semacam itu dapat digunakan untuk mengamati eksoplanet secara langsung, sebuah lompatan dari metode saat ini yang mendeteksi eksoplanet berdasarkan efeknya pada cahaya yang datang dari bintang yang mereka orbit.
“Untuk menemukan Bumi 2.0, kita benar-benar ingin melihat eksoplanet dengan citra langsung — kita perlu dapat melihat bintang dan melihat planet terpisah dari bintang. Dan untuk itu, kita perlu resolusi tinggi dan teleskop yang benar-benar besar,” kata Profesor Heidi Jo Newberg.
Elemen optik holografik adalah versi yang disempurnakan dari lensa Fresnel, kategori lensa yang menggunakan cincin prisim konsentrik yang disusun di bidang datar untuk meniru kemampuan pemfokusan lensa melengkung tanpa volume. Konsep lensa Fresnel — yang dikembangkan untuk digunakan di menara suar — berasal dari abad ke-19, dengan lensa Fresnel modern dari kaca atau plastik yang ditemukan di lampu mobil, mikro-optik, dan layar kamera.
Tetapi sementara elemen optik holografik Fresnel — yang dibuat dengan mengekspos film plastik sensitif cahaya ke dua sumber cahaya pada jarak yang berbeda dari film — tidak jarang, metode yang ada telah terbatas pada lensa yang hanya dapat memfokuskan cahaya, bukan memisahkannya ke dalam warna konstituennya.
Metode baru memungkinkan para desainer untuk memfokuskan cahaya ke satu titik atau menyebarkannya ke dalam warna konstituennya, menghasilkan spektrum warna murni. Metode ini menggunakan dua sumber cahaya, yang ditempatkan sangat dekat satu sama lain, yang menciptakan gelombang cahaya konsentrik yang — saat mereka bergerak menuju film — baik membangun atau membatalkan satu sama lain. Pola konvergensi atau interferensi ini dapat diatur berdasarkan rumus yang dikembangkan oleh Profesor Tamu Mei-Li Hsieh. Ia dicetak, atau “direkam,” pada film sebagai citra holografik dan, tergantung pada bagaimana citra terstruktur, cahaya yang melewati elemen optik holografik akan difokuskan atau diregangkan.
