基于不同波长的光实现多功能超透镜

发布:cyqdesign 2018-03-16 17:11 阅读:2142
来自哈佛大学的约翰A.保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的研究人员已经开发出一种平面光学元件,同时它也是一种超透镜,这种显微镜物镜,可以观察小于光波长的分辨率细节,并且可用于光涡旋和全息发生器。每个功能由不同波长的光实现控制。 y3 kXfSe  
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“这种新的平面光学器件的突破,它可以从根本上基于光波长变化反映了其功能,”Federico Capasso说,他是该学院应用物理专业的教授,并且还是该项研究的资深作者。“通过对波长分工,我们开辟了一系列超表面材料应用的新的可能性。” r3;?]r.}7  
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上图所示是多波长消色元透镜的原理图。除了作为一个光束和全息发生器,这元透镜可以在相同距离上聚焦四种不同波长(R,Y,G,和B)的光。来源:哈佛大学。
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这项研究发表在《纳米快报(Nano Letters)》上。 /U+0T>(HS  
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“在这个研究中,我们对不同波长的光赋予不同的功能需求,” Zhujun Shi说,他是该篇论文的第一作者。“与以前的平板光学器件相比,这种器件有一个额外的自由度,可以在不同波长调谐。例如,在一个颜色,这个镜头表现的像一个传统的元透镜但另一波长,产生涡旋光束。” [Q6PFdQ_JT  
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哈佛大学技术开发办公室保护了与这个项目有关的知识产权,并正在探索商业化的机会。 :.J Ad$>P  
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这种新型镜头研究的基础是卡帕索实验室早期开发的一些技术,即采用不同的偏振光改变镜头的功能。但由于只有两种形式的圆偏振光按顺时针或逆时针方向,研究人员只能实现两个不同功能的超材料表面。 CN+[|Mz*p  
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“通过利用波长控制器件的功能,而不是只有两个偏振态,我们已经大大增加了镜头的信息量,”Mohammadreza Khorasaninejad说,他是卡帕索实验室前博士后研究员,并且还是文章共同第一作者,我们证明了该元透镜在蓝色、绿色、黄色和红色的不同波长,并且可以实现两个光束发生器和一个全彩色全息图。” %xPJJ $P  
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虽然这并不是第一个将函数与波长连接的透镜,但它是最有效的。以前的波长依赖元透镜编码不同功能的表面的不同区域;例如,红色的光将集中在一个象限,在另一个象限是蓝色的光。 6C7|e00v  
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利用这项技术,Shi和团队的其他成员设计了纳米级的光学元件,将功能嵌入到整个镜头中。 rUmaKh?v|X  
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“通过在一定区域单一层实现所有编码,我们改进了从以前的波长依赖的超表面材料,把其效率从8%提高到超过30%,” Yao-Wei Huang,说,他也是该论文的共同第一作者。 ,=jwQG4wq  
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下一步,该小组的目标是进一步提高这种效率,研制出一种透射式而不是反射式的透镜。 8`Ih> D c  
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原文来源:https://phys.org/news/2018-03-multifunctional-metalens.html(据实验帮译文有所修改)
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