更多的超表面云纹导致更薄,更轻的宽范围镜头

波纹Metalens示意图

通过偏光眼镜看手机或电脑屏幕时会产生奇怪的波浪状图案,这让研究人员朝着更薄、更轻的镜片迈进了一步。这种图案被称为“云纹”,它是通过将一种材料与另一种材料的不透明和半透明部分以一定角度叠加而成的。

来自日本东京农业科技大学TUAT的一组研究人员已经证明了云纹金属透镜——由人造“元”原子组成的微小的、带图案的透镜——可以在比以前看到的更大范围内调节焦距。他们发表了他们的研究结果光学表达该杂志是光学学会的期刊。

图特大学机械系统工程系副教授、论文作者Kentaro Iwami表示:“Metalenses吸引了很多人的兴趣,因为它们非常轻薄,可以用于超紧凑的成像系统,比如未来的智能手机、虚拟现实眼镜、无人机或微型机器人。”

Iwami说,问题在于,为了在理想的应用中保持金属层足够紧凑,它们的焦距调节范围有限。焦距(以毫米计)是观察角度和放大率,由透镜形状决定。

波纹Metalens示意图

工作原理示意图。资料来源:Kentaro Iwami/ TUAT

凸透镜的焦距是正的,它把光线带到一个点上,而凹透镜的焦距是负的,它使光线分散。Iwami说,当用不同焦距的透镜组合时,图像会更完整、更清晰——但在金属透镜这样紧凑的物体上,从负到正的焦距是很棘手的。

Iwami说:“我们发现通过转动云纹金属透镜可以实现从凸面到凹面的宽焦距调谐。”

研究人员开发了具有高对比度人工“元”原子的金属元素,这些原子由非晶硅八角形柱组成。当他们将一个元透镜覆盖在另一个元透镜上,创造出云纹图案,并将它们旋转后,他们就可以使用红外光来调整透镜的焦距。

接下来,研究人员计划在可见波长上演示宽焦距调谐,并提高镜头质量,最终目标是实现一个超紧凑的成像系统。

参考:2020年11月9日,由Kentaro Iwami, Chikara Ogawa, Tomoyasu Nagase和Satoshi Ikezawa共同完成的“在ir-A波长下通过转动多相云纹金属来调节焦距的演示”光学表达
DOI: 10.1364 / OE.411054

本文由Chikara Ogawa, Tomoyasu Nagase和Satoshi Ikezawa共同撰写。

这项工作得到了东京大学纳米技术平台网站的支持,该网站得到了日本教育、文化、体育、科学技术省的支持。

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