Metamateriały optyczne są gotowe do wstępnego wdrożenia komercyjnego i do 2030 r. zapanują na rynku wartym kilka miliardów dolarów.

To dwa główne wnioski z najnowszego raportu rynkowego na temat pojawiających się technologii optyki i fotoniki, opracowanego przez analityków z amerykańskiej firmy konsultingowej Lux Research.

Autorzy Anthony Vicari i Michael Holman twierdzą, że szybkie dojrzewanie technologii, która wykorzystuje precyzyjnie kontrolowane nanostruktury do manipulowania światłem widzialnym, oznacza, że ​​komercjalizacja jest nieuchronna.

„Powstaje coraz więcej startupów, a duże korporacje wykazują duże zainteresowanie, w tym partnerstwa, inwestycje i wprowadzane na rynek produkty Lockheed Martin, Intel, 3M, Edmund Optics, Airbus, Applied Materials i TDK” – sugerują.

„Metamateriały optyczne w przyszłym roku wpłyną na nisze na rynku soczewek” – dodał główny autor Vicari. „Brak infrastruktury produkcyjnej i projektantów urządzeń zaznajomionych z technologią hamował dotychczas postęp, ale technologie projektowania i produkcji szybko dojrzały w ciągu ostatnich kilku lat.”

Pełna kontrola
Chociaż metamateriały już zaczęły wywierać wpływ na widmo radiowe i mikrofalowe – wsparte pojawieniem się zastosowań w sieciach 5G – dodatkowa złożoność projektów potrzebnych do pracy na wyższych częstotliwościach powstrzymywała dotychczas ich odpowiedniki w zakresie widzialnym.

Uwaga początkowo skupiała się na egzotycznych pomysłach, takich jak „peleryny-niewidki” w widmie optycznym, ale istnieje ogromny potencjał rynkowy w bardziej prozaicznych zastosowaniach, wykorzystujących możliwość manipulowania światłem z większą kontrolą niż jest to możliwe w przypadku konwencjonalnej optyki.

Dzięki większej kontroli nad kierunkiem, transmisją i ogniskowaniem światła na wszystkich głównych osiach wydajności, urządzenia metamateriałowe są w stanie zapewnić nowe możliwości, w tym ujemne, przestrajalne i złożone współczynniki załamania.

Mogą również łączyć wiele funkcji optycznych, takich jak korekcja obrazu wyższego rzędu, w jednej warstwie urządzenia, tworząc cieńsze i lżejsze produkty.

Raport Lux Research identyfikuje cztery kluczowe cechy, które definiują nową technologię. Obejmują one możliwość tworzenia znacznie cieńszych i lżejszych elementów optycznych; wykorzystanie cyfrowego wzornictwa do znacznie szybszego projektowania produktów; urządzenia specyficzne dla długości fali; i znacznie większą swobodę projektowania.

„Metamateriały optyczne zapewnią przewagę w zakresie wydajności i przewagę nad konkurencją dla wczesnych użytkowników, którzy będą napędzać szybszy wzrost, ponieważ zastępują i uzupełniają optykę konwencjonalną” – piszą Vicari i Holman.

Widzą najcenniejsze rynki pojawiające się w aparatach do telefonów komórkowych i soczewkach korekcyjnych i twierdzą, że chociaż skalowanie metamateriałów optycznych do wielkości wymaganych przez takie aplikacje zajmie trochę czasu, szeroki zakres stosunkowo niszowych zastosowań zapewni duży popyt w w międzyczasie.

„Chociaż koszty produkcji gwałtownie spadają, nadal są zbyt wysokie, a skala produkcji zbyt mała dla wielu zastosowań”, stwierdza raport. „Ponadto jest tylko garstka wiodących deweloperów tej technologii, która może stać się wąskim gardłem dla innowacji i przyjęcia w najbliższej przyszłości”.