Optiska metamaterial är redo för första kommersiella distribution och kommer att leda en marknad värt flera miljarder dollar till 2030.

Detta är två av de viktigaste slutsatserna från den senaste marknadsrapporten om den framväxande optiken och fotoniktekniken som sammanställts av analytiker vid det amerikanska konsultföretaget Lux Research.

Författarna Anthony Vicari och Michael Holman säger att snabb mognad av tekniken, som använder exakt kontrollerade nanostrukturer för att manipulera synligt ljus, innebär att kommersialisering är nära förestående.

"Ett växande antal nystartade företag bildas och stora företag visar stort intresse, inklusive partnerskap, investeringar och produktlanseringar från Lockheed Martin, Intel, 3M, Edmund Optics, Airbus, Applied Materials och TDK," föreslår de.

"Optiska metamaterial kommer att påverka nischer inom linsmarknaden nästa år", tillade huvudförfattaren Vicari. "Brist på produktionsinfrastruktur och enhetsdesigners som är bekanta med tekniken har hämtat framsteg hittills, men design- och produktionsteknik har mognat snabbt de senaste åren."

Fullständig kontroll
Även om metamaterial redan har börjat påverka radio- och mikrovågsspektrumet - med hjälp av framväxten av applikationer i 5G-nätverk - har den komplicerade designen som behövs för högre frekvensdrift hållit tillbaka deras motsvarigheter hittills.

Uppmärksamheten fokuserade inledningsvis på exotiska idéer som ”osynlighetsmantlar” i det optiska spektrumet, men det finns en enorm marknadspotential i mer prosaiska applikationer som utnyttjar förmågan att manipulera ljus med större kontroll än vad som är möjligt med konventionell optik.

Med större kontroll över riktning, transmission och fokusering av ljus på alla större prestandaaxlar, kan metamaterialenheter leverera nya funktioner inklusive negativa, avstämbara och komplexa brytningsindex.

De kan också kombinera flera optiska funktioner, till exempel bildkorrektioner av högre ordning, i ett enda enhetslager, vilket ger tunnare och lättare produkter.

Lux Research-rapporten identifierar fyra viktiga funktioner som definierar den nya tekniken. Dessa inkluderar förmågan att göra optiska komponenter mycket tunnare och lättare; användningen av digitala mönster för mycket snabbare produktdesign; våglängdsspecifika anordningar; och mycket större designfrihet.

"Optiska metamaterial kommer att ge en prestationsfördel och konkurrensfördel för tidiga användare som kommer att driva på accelererande tillväxt när de ersätter och kompletterar konventionell optik", skriver Vicari och Holman.

De ser de mest värdefulla marknaderna visas i mobiltelefonkameror och korrigerande linser och säger att även om det kommer att ta tid för optiska metamaterial att skala upp till de volymer som sådana applikationer kräver, kommer ett brett spektrum av relativt nischapplikationer att ge mycket efterfrågan på under tiden.

"Även om produktionskostnaderna sjunker snabbt är de fortfarande för höga och produktionsskalan för liten för många applikationer", säger rapporten. "Dessutom finns det bara en handfull ledande utvecklare av denna teknik, som kan bli en flaskhals för innovation och adoption på kort sikt."