超透鏡(Metalens )

超透鏡(Metalens)，是使用超表面來聚焦光線的平面透鏡。超表面是指一種厚度小於波長的人工層狀材料，由上千萬至上億個次波長奈米柱狀結構所組成，這些奈米柱能夠任意控制光波的振幅、相位、吸收反射等物理性質，這是傳統折射透鏡無法實現的。

 

超透鏡能夠實現相位操控，需要讓奈米柱的折射率與周圍材料折射率具有一定差異，而且在應用的波段下光被材料的吸收的程度越少。當應用於可見波長範圍，通常會選擇氮化矽(Si3N4)、二氧化鈦(TiO2)、氮化鎵(GaN)作為材料

 

超透鏡有兩種主要的超表面結構，介電結構或等離子體結構。介電材料用於許多標準光學元件，還可以產生形成超表面的亞波長散射。等離子體材料有利於電磁輻射的振幅整形，可用於廣泛的波長區域。

 

優點：

超透鏡是一種種扁平、輕質的選擇，可以取代厚重的傳統透鏡和光學系統中的折射組件。單一薄超透鏡可以將多個光學組件的功能結合到一個複離的系統中，例如取代傳統點投影機中使用的光罩和透暗系统。

 

應用：

超透鏡可用於任何需要減小系統中光學元件的尺寸和重量的情況，包括用於自動駕駛、醫療設備、監控系統、手機相機、CMOS影像感測器和AR/VR等穿戴式裝置、雷射全像等。

圖片來源：網路擷取

 

Metalens是在玻璃基板或藍寶石基板上用奈米壓印(nano imprint)技術形成pattern，這種pattern是柱狀的GaN(氮化鎵)通常用作壓印材料的底層基板，因為它具有優異的機械、光學和電氣性能，並且在壓印過程中能夠提供良好的支撐和穩定性。

圖片來源：網路擷取