什么是 Metalens？

超透鏡是一種比傳統(tǒng)透鏡薄得多的透鏡。

“超透鏡"是“超表面透鏡"的縮寫。超表面是一種利用納米級(jí)結(jié)構(gòu)技術(shù)制造的薄膜表面。傳統(tǒng)透鏡通過增加整個(gè)透鏡的厚度來折射光線，而超表面只需非常薄的一層就能達(dá)到同樣的效果。

超透鏡極其纖薄、輕巧且緊湊，易于集成到便攜式和小型設(shè)備中。納米級(jí)結(jié)構(gòu)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)特性的精確控制。

超透鏡的應(yīng)用

超鏡頭有多種應(yīng)用，例如：

1. 信息與通信

超鏡頭是支撐通信行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵技術(shù)。具體來說，超鏡頭能夠使智能手機(jī)等設(shè)備中的攝像頭在保持模組纖薄的同時(shí)，捕捉高分辨率圖像。這使得整個(gè)設(shè)備更加纖薄，同時(shí)提升了攝像頭的性能。

此外，在光纖通信系統(tǒng)中，超透鏡可用于精確塑造光束，有助于提高數(shù)據(jù)傳輸效率。

2.醫(yī)療

在醫(yī)療領(lǐng)域，超鏡頭有助于提高顯微鏡的性能，使顯微鏡設(shè)計(jì)更加緊湊，同時(shí)仍能提供高分辨率的觀察，這對(duì)于便攜式醫(yī)療設(shè)備尤其重要。

它們也用于內(nèi)窺鏡。超透鏡的引入可以縮小設(shè)備尺寸，同時(shí)擴(kuò)大視野并提高圖像清晰度，使檢查更加舒適。

3.航空航天

在航空航天領(lǐng)域，超透鏡應(yīng)用于衛(wèi)星、望遠(yuǎn)鏡等光學(xué)儀器，使其更輕巧、功能更強(qiáng)大，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的觀測(cè)，使地外探索和太空觀測(cè)更加高效。

超透鏡還用于飛機(jī)傳感器，提高傳感器的性能并實(shí)現(xiàn)精確的數(shù)據(jù)采集，從而可以提高飛機(jī)的安全性等。

4.娛樂

在娛樂領(lǐng)域，超透鏡有望被引入虛擬現(xiàn)實(shí) (VR) 設(shè)備，使 VR 設(shè)備的光學(xué)元件更加緊湊、分辨率更高，從而帶來更逼真的體驗(yàn)。此外，超透鏡還可用于設(shè)計(jì)和制造用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) (AR) 設(shè)備的輕量化、高性能光學(xué)元件。

超透鏡原理

超透鏡的原理是基于利用超表面來操縱光，超表面是具有幾十納米大小的微小結(jié)構(gòu)的表面，可以與光波相互作用，從而折射和聚焦光。

與傳統(tǒng)光學(xué)元件相比，超透鏡非常薄，這使得在單個(gè)設(shè)備中集成多個(gè)光學(xué)元件并實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)成為可能。

它們的生產(chǎn)采用了光刻等技術(shù)，其中使用高能電子束或紫外線將圖案轉(zhuǎn)移到抗蝕劑材料上，從而可以創(chuàng)建納米級(jí)圖案。

材料主要有介電材料和金屬。介電材料常用的是硅、氮化硅等。金屬常用的是金、銀、鋁等。

如何選擇超透鏡

超鏡頭是一項(xiàng)新興技術(shù)，目前制造商數(shù)量有限。以下列舉了一些選擇因素。

1.光學(xué)特性

設(shè)計(jì)和調(diào)整超透鏡以實(shí)現(xiàn)所需性能至關(guān)重要。模擬折射率、波長(zhǎng)范圍和損耗特性，并單獨(dú)選擇材料也至關(guān)重要。選擇一家擁有實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的技術(shù)能力的公司至關(guān)重要。

2.成本

超鏡頭需要高度精確的制造工藝，這意味著其制造成本很高。隨著量產(chǎn)的推進(jìn)，成本可能會(huì)下降，但目前這項(xiàng)技術(shù)仍然成本高昂。選擇一家能夠在預(yù)算范圍內(nèi)生產(chǎn)所需數(shù)量的公司至關(guān)重要。

3.可靠性

超鏡頭被廣泛應(yīng)用于便攜式設(shè)備及其他設(shè)備中，因此必須確保其在長(zhǎng)期使用和惡劣環(huán)境下的可靠性。目前，由材料和制造工藝引起的耐久性問題正在研究中。選擇一家能夠解決這些問題的公司至關(guān)重要。