凯时尊龙人生就是博

凯时尊龙人生就是博

超薄平面透镜实现美满聚焦

2013-12-04 admin1

  美国钻研人员造作出第一个能精确聚焦的超薄平面透镜(flat lens)。由于其平面个性,此装置并没有令通常球面透镜苦恼的光学像差,因而拥有界说优良的焦点。此透镜的聚焦能力同时靠近绕射定律所规范的物理极限。


  这个透镜是由哈佛(Harvard)大学工程与利用科学学院的钻研团队所实现。团队主持人Federico Capasso暗示,目前各类装置内的光学组件体积都相当大,原因是光束必须藉由通过分歧厚度的透韭反扭转状态。对通常透镜而言,由于光在玻璃中的速度比在空气中低,行经中央较厚区所花的功夫比行经周围较薄区来得长,透镜中遍地相位延长的了局导致光线的折射与聚焦。但在此钻研中,掌管将光束塑型的是厚度仅 60 nm的平面透镜。


  此超薄平面透镜的特殊之处在于它是拥有纳米结构的超颖表表(metasurface),其上布有次波长间距的光学天线(optical antenna)作为光塑型组件。这些天线为波长大幼的金属结构,在散射特定波长光线时能引入些微相位延长,而钻研人员只有扭转天线的大幼、角度以及间距便能节造超颖表表所对应的特定波长。


  Capasso暗示,光学天线说穿了就是一个共振器,能贮存光稍后再释出,过程中的延长会造成光束方向扭转,作用如同玻璃透镜。钻研人员将分歧状态、大幼及方向的天线分列成图案,让透镜上的相位延长呈放射状散布,造成离镜心越远的光线折射愈严沉,使入射光聚焦于精确的一点上。


  此透镜的造作方式是在硅晶圆表表镀上一层纳米级的黄金,接着部门剥离以留下均匀散布的V形结构(即纳米天线)数组。此平面透镜设计可解除球面像差、彗形像差及像散等单色像差,因而能在绕射极限内获得精确的焦点。即便光线入射处远离镜心或以大角度入射,也不需使用复杂的建改技术。


  此透镜最显著的用处为摄影及显微术,也能利用于光纤中供成像与医疗用处等,或者是任何能取代传统透镜的处所。该团队暗示,固然此透镜现阶段的聚焦效能偏低,但应可藉由增长天线分列密度及扭转透镜设计予以提升。另表,此透镜目前仅能聚焦某些特定波长的光线,不外Capasso以为透过分歧天线数组的分列有机遇发展出宽带透镜。


  该团队在此尝试中使用了耗时的电子束微影造程来造作透镜,未来如欲大量出产可选取新的纳米微程如纳米压印 (nanoimprinting)及软微影造程(soft lithography),以利在可弯曲式基板上造作平面透镜。详见Nano Lett.|DOI: 10.1021/nl302516v。

【网站地图】