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科学家开发出动态超表面透镜技术
2018-03-06 19:47   审核人:

    从数码相机、纤维光学中的高带宽到激光干涉引力波天文台(LIGO)的实验室设备,透镜技术在各个尺度均取得进展。如今,一种利用标准计算机芯片技术产生的新的透镜技术正在兴起,并且能替代传统曲面透镜笨重的材料层和复杂的几何形状。

    和传统透镜不同,平面透镜基于被称为超表面的光学纳米材料,因此相对较轻。当超表面的亚波长纳米结构形成特定的重复模式时,它们能模拟折射光线的复杂曲率,但没有那么笨重,并且在减少畸变的情况下聚焦光线的能力得以改善。不过,大多数这样的纳米结构设备是静态的,因此限制了它们的功能性。

    开创了超透镜技术的美国哈佛大学应用物理学家Federico Capasso以及微机电系统(MEMS)早期开发者、阿贡国家实验室纳米制造和设备组负责人Daniel Lopez灵机一动,提出将诸如快速扫描、束流控制等动态性能加到超透镜中以开展新应用的想法。Capasso和Lopez开发了一种将中红外光谱超透镜和MEMS融合起来的设备,并于近日在美国物理联合会(AIP)出版集团所属《应用物理快报—光子学》杂志上报告了这一成果。

    据悉,MEMS是一种基于电路的技术,整合了微电子学器件,并且将制动器、传动装置等机械纳米结构包括进来。从手机到安全气囊、生物传感设备、电器和光学器件,MEMS无处不在。它是利用生产标准计算机芯片集成电路的技术制造出来的。

   “上千个单独控制的MEMS上的透镜设备被高密度集成到一个硅片上,将使得对光场的控制和操控达到史无前例的程度。”Lopez表示。而他们将MEMS整合在一起的超表面透镜原型能进行电控,从而使平面透镜的角转动各不相同,并且能扫描不同大小的焦点。

来源:中国科学报

 

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