哈佛大學(xué)開發(fā)新型超透鏡，用納米孔替代納米柱

    據(jù)報(bào)道，哈佛大學(xué)John A. Paulson工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的研究人員開發(fā)了一種被稱為超透鏡的新型超表面，采用非常深且窄的納米孔而不是非常高的納米柱來匯聚光線。

    英國知名研究公司IDTechEx在最新的《超材料和超表面技術(shù)及市場-2021版》報(bào)告中介紹，超材料是指一些具有人工設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)并呈現(xiàn)出天然材料所不具備超常物理性質(zhì)的復(fù)合材料。超材料通常涉及重復(fù)圖案化的結(jié)構(gòu)（通常是金屬），并能以過去無法實(shí)現(xiàn)的方式控制電磁輻射。目前，大多數(shù)超表面都使用大規(guī)模納米柱來匯聚、整形和操縱光線。

    納米柱越高，光通過納米結(jié)構(gòu)所需要的時間就越長，從而為超表面提供了對各種顏色光的更全面控制。

    多孔超透鏡的藝術(shù)圖，在薄的晶體硅膜上刻蝕了1250多萬個納米孔。入射光波前被多孔結(jié)構(gòu)調(diào)制，產(chǎn)生衍射極限焦點(diǎn)。

    具有1200多萬個針狀孔的新型超表面

    在這項(xiàng)發(fā)表在Nano Letters上的研究中，作者展示了這種新型超表面，在一片5微米的硅膜上構(gòu)建了1200多萬個針狀納米孔。

    這篇論文稱，這些長而窄的針狀孔的直徑只有幾百納米，深寬比接近30:1。這是首次在超光學(xué)元件中使用具有極高深寬比的孔。

    據(jù)這篇論文的高級作者Federico Capasso介紹，該超表面方案可用于開發(fā)大型消色差超透鏡，將不同顏色的光聚焦到同一焦點(diǎn)，為新一代極高深寬比的平面光學(xué)元件鋪平了道路。

    超透鏡

    同時，哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院研究生、論文共同一作Daniel Lim表示，如果試圖用這種深寬比（對應(yīng)的高寬比）來制作的納米柱，“它們很可能會倒塌下來”。

    他補(bǔ)充說，這種多孔平臺提高了光學(xué)納米結(jié)構(gòu)的深寬比，同時不會犧牲其機(jī)械強(qiáng)度。并且，與尺寸隨聚焦光而變化的納米柱類似，這種多孔超透鏡包括位于2毫米直徑透鏡上尺寸變化的孔。所述孔尺寸的變化使光朝透鏡焦點(diǎn)彎曲。

    這篇論文的合著者、博士后Maryna Meretska表示，從本質(zhì)上講，這種多孔超表面通過在寬泛的參數(shù)空間內(nèi)調(diào)制光的“限制和傳播”為超透鏡設(shè)計(jì)打開了新維度，并開發(fā)新功能。

    Maryna Meretska補(bǔ)充說，可以采用非線性光學(xué)材料填充納米孔，從而實(shí)現(xiàn)光的多波長生成和操縱，或者用液晶主動調(diào)制光的特性。

    采用傳統(tǒng)半導(dǎo)體工藝和標(biāo)準(zhǔn)材料

    這種超透鏡采用傳統(tǒng)半導(dǎo)體工藝和標(biāo)準(zhǔn)材料而制造，未來可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

    哈佛技術(shù)開發(fā)辦公室已經(jīng)為相關(guān)研究申請了知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)，并正在積極探索更多的商業(yè)化機(jī)會。

    NILT自主設(shè)計(jì)的超透鏡及原型制作

    據(jù)麥姆斯咨詢此前報(bào)道，2021年9月，總部位于丹麥哥本哈根的先進(jìn)光學(xué)解決方案領(lǐng)先供應(yīng)商N(yùn)IL Technology（簡稱：NILT），發(fā)布了具有突破性性能的超透鏡光學(xué)元件的設(shè)計(jì)和特性，并展示了94%的效率。

    NILT首次演示了集成單個超表面透鏡的940 nm近紅外成像鏡頭，這種設(shè)計(jì)的目標(biāo)應(yīng)用是智能手機(jī)中的3D傳感、人臉識別以及汽車駕駛員監(jiān)控。

    NILT表示，其單個超透鏡，命名為1M，這款超光學(xué)元件（MOE）在形態(tài)、性能、尺寸和效率方面均具有革命性意義，并驗(yàn)證了MOE相比傳統(tǒng)折射透鏡的獨(dú)特優(yōu)勢，測試結(jié)果展現(xiàn)了“94%的絕對效率”（即到達(dá)焦點(diǎn)的能量除以原始入射能量）。

    NILT開發(fā)的MOE賣點(diǎn)是通過電子束光刻技術(shù)和納米壓印光刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)的自主原型制作能力，“使NILT能夠比任何其他公司更快地原型化MOE并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)�！�