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传统透镜,比如眼镜上的透镜,体积大、笨重、而且只能聚焦有限波长的光。加州大学的科学家们开发出了一种新型的、创纪录的、超薄超透镜(ultrathin metalens),它使用一系列细小的、相互连接的波导,类似于鱼网,以创纪录的效率将光从可见光到红外的波长范围内进行聚焦。


超透镜的示意图,它由微小的钛波导构成,右边是单个波导的示意图。

与传统镜镜不同,这种超透镜扁平而紧凑,可以做得足够小,以适应日益小型化的需要。这种技术发展将导致改变太阳能、虚拟现实技术、医学成像、光信息处理以及其它光学应用领域的突破性进展。

加州大学伯克利分校电气工程和计算机科学副教授、首席研究员、布巴卡·坎特(Boubacar Kanté)说:“我们已经克服了被认为是一个根本性的障碍。” “简而言之,这是世界上最薄、最高效、最宽带的平板透镜。”

最新研究成果以《Octave bandwidth photonic fishnet-achromatic-metalens》为标题的论文已发表在6月25日的《自然通讯》杂志上。链接地址:https://www.nature.com/articles/s41467-020-17015-9 

尽管在过去的十年中已经提出了许多方法来实现平面透镜,但是这种新型超透镜是首次实现了多种性能的组合。

该团队证明了其鱼网消色差超透镜能够捕获从640纳米(红橙色光)到1200纳米(红外光)范围内70%的入射光。如此宽波长范围内进入鱼网消色差超透镜的光将聚焦在透镜另一侧的单个点上。

坎特说:“这些结果令我们感到非常兴奋,因为许多应用需要同时处理宽光谱中的多个波长。” “比如在太阳能应用中就是这种情况,我们需要将所有颜色的光聚焦到高效的太阳能电池或太阳能集中器上。”

坎特说,下一步主要的步骤是解决实现大规模生产的工艺问题。

原文链接:https://phys.org/news/2020-06-record-breaking-metalens-revolutionize-optical-technologies.html 

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