Исследователи из Сингапура, Китая и Японии изготовили и испытали оптический маршрутизатор, который направляет красный, зелёный и синий свет на соответствующие участки сенсора, вместо того чтобы поглощать лишние цвета. В статье в журнале Nature Communications, опубликованной 27 августа 2026 года, средняя эффективность устройства составила около 87% в компьютерном моделировании и 70% у изготовленного образца. В лабораторном сравнении сопоставимую яркость получили при выдержке 4 мс с маршрутизатором и 10 мс с обычным цветовым фильтром.

Как четыре столбика делят свет

В привычной матрице Байера фильтр пропускает к каждому пикселю нужный цвет, а большую часть остальных цветов поглощает. По данным авторов, такая система пропускает около 30% падающего белого света. В новом элементе каждая ячейка состоит из четырёх полимерных наностолбиков. Они рассеивают свет, а их взаимное расположение и интерференция направляют разные длины волн к красным, зелёным и синим областям сенсора.

Четыре столбика не работают как отдельные мини-фильтры: результат зависит от того, как вся группа взаимодействует со световой волной. Представим толпу, которой нужно разойтись к трём выходам. Столбики меняют распространение волн так, чтобы красная, зелёная и синяя составляющие попадали в разные зоны сенсора. Это лишь аналогия: в устройстве свет распределяется благодаря рассеянию и интерференции.

Наностолбики изготовили из полимера методом двухфотонной полимеризации. Образец направлял в целевые области в среднем 70% света, тогда как расчётная эффективность составляла около 87%. Авторы связывают разницу, в частности, с отклонениями размеров при печати, шероховатостью поверхности и погрешностями выравнивания и измерений.

Выдержку сравнивали не в готовой камере: маршрутизатор не устанавливали непосредственно на сенсор. Изображение проецировали на образец, а прошедший через него свет снимали объективом с помощью монохромной камеры. В этих условиях для сопоставимой яркости маршрутизатору хватило выдержки 4 мс, а системе с фильтром Байера потребовалось 10 мс.

Чтобы превратить прототип в практический компонент, его нужно установить непосредственно на сенсор и точно совместить оптические ячейки с пикселями. На результат также влияют расстояние до сенсора и угол падения света. Устройство сохраняло стабильную работу при углах до 6°, но в опыте с разделением цветов около четверти синего света попало в красный канал. Авторам предстоит уменьшить утечку между цветовыми каналами и добиться воспроизводимого изготовления.

Для исследователей, которым нужно подготовить описание своей работы, доступны услуги по подготовке научных статей.

Схема принципа работы маршрутизатора: наностолбики совместно перенаправляют три цветовые составляющие к соответствующим областям сенсора.

Фото: Josué Rodríguez / Pexels