超透镜 or 衍射透镜：取道中庸
近来，新加坡国立大学仇成伟教授课题组提出了单层矫像差平面透镜(Single-layer aberration-compensated flat lens, SLAC flat lens)用于广角成像。此单层矫像差平面透镜汲取了超透镜与衍射透镜两家之长，既有超透镜的超薄厚度又有衍射透镜的简单加工，在手机镜头和显微成像等多个领域有潜在应用。
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| 图1(a)、(b)、(c)分别是平凸透镜、双层超透镜和单层矫正像差平面透镜聚焦示意图；(d)为单层矫正像差平面透镜纳米结构示意图；(e)为单层矫正像差平面透镜光学显微图；(g)为单层矫正像差平面透镜与米尺对比图；(f)和(h)分别为电子扫描显微图及放大视角；(i)为基于单层矫正像差平面透镜的显微镜照片 |
由于超透镜在重新定义光学产业方面潜在的革命性价值，其近年来很受追捧。同时，由于超透镜的超薄特性和高性能，超透镜已经成为微型化光学系统方面的突破性技术。广角成像在微型化光学系统中至关重要，为了增大视场，加州理工大学Faraon课题组和哈佛大学Capasso课题组通过两个超透镜级联的方式分别演示了厚度为1 mm和0.5 mm的可广角成像的双片超透镜组。这类双片超透镜组有自己的局限：首先，这类双片超透镜不能很好利用超透镜超薄的特性，毫米级的厚度会阻碍其在片上的应用；其次，费时而昂贵的电子束曝光加工方式极大地阻碍了其大规模量产的可能性；最后，亚微米级的对准精度鲁棒性差，这也是另一个阻止其大规模量产的原因。另一方面，使用量产级光刻加工的多层衍射透镜也用于演示轴上矫正色差聚焦和大景深傍轴成像等应用。
超透镜有着波长级别超薄厚度、媲美传统透镜的性能和可偏振操作等优势，但超透镜也有加工昂贵而费时、难以做大口径和不适宜量产等缺陷。另一方面，多层衍射透镜可用微电子工业常用的灰度光刻套刻大批量生产、可做厘米级大口径平面透镜加工，但其微米级别乃至数百微米的厚度不能做到真正意义上的超薄，极大限制了其在微型化光学系统中的应用。如何取超透镜与衍射透镜二者之长，避二者之短而取道“中庸”成为平面透镜领域一个亟待解决的问题。
超透镜有着波长级别超薄厚度、媲美传统透镜的性能和可偏振操作等优势，但超透镜也有加工昂贵而费时、难以做大口径和不适宜量产等缺陷。另一方面，多层衍射透镜可用微电子工业常用的灰度光刻套刻大批量生产、可做厘米级大口径平面透镜加工，但其微米级别乃至数百微米的厚度不能做到真正意义上的超薄，极大限制了其在微型化光学系统中的应用。如何取超透镜与衍射透镜二者之长，避二者之短而取道“中庸”成为平面透镜领域一个亟待解决的问题。
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| 图2(a)、(b)、(c)、(d)分别是单层矫正像差平面透镜远场成像图、远场成像中心放大图、USAF-1951显微放大图和羽毛显微放大图。 |
本次新加坡国立大学仇成伟教授课题组和中山大学李朝晖教授课题组取超透镜和多层衍射透镜两家之长，提出并演示了广角成像的、微米级厚度、可定制/可批量生产的单层矫像差平面透镜。单层矫像差平面透镜的主要优势如下：1）通过融合两层纳米环结构，单层矫像差平面透镜做到了波长厚度、毫米级口径、全视场32°矫像差成像；2）单层矫像差平面透镜通过双光子3D打印加工，兼具可量产和可定制的特性；3）单层矫正像差，避免了双层超透镜的对准难题。该微型化平面透镜在远场成像和显微成像领域有多种应用，图2分别是单层矫像差平面透镜的远场成像和显微成像效果图。
该成果近期以“Single-layer aberration-compensated flat lens for robust wide-angle imaging”为题在线发表在《激光与光子学评论》(Laser & Photonics Reviews doi.org/10.1002/lpor.202000017)上。新加坡国立大学郝成龙博士、暨南大学高社城教授、深圳大学阮琦锋博士为共同第一作者。新加坡国立大学仇成伟教授和中山大学李朝晖教授为论文的共同通讯作者。相关研究得到了新加坡CRP计划和国家自然科学基金等的支持。
原文引自“两江科技评论”微信公众号。
原文地址：https://mp.weixin.qq.com/s/8sMauPlxrNOKg_wT2r8HdA
上海复享光学股份有限公司（简称：复享光学）诞生于中国的高校实验室，是一家高科技型光谱仪器公司。公司为科学家和工程师提供光谱产品、系统、服务。“让光谱简单"是公司发展理念，“光谱改变生活”是公司的愿景。
公司专注光谱仪器发展超过八年，公司获得国家高新技术企业资质，于2016年登陆新三板（NEEQ:838781）。公司位于复旦大学科技创业园，目前拥有约40名高学历工程师。公司官网：www.ideaoptics.com
该成果近期以“Single-layer aberration-compensated flat lens for robust wide-angle imaging”为题在线发表在《激光与光子学评论》(Laser & Photonics Reviews doi.org/10.1002/lpor.202000017)上。新加坡国立大学郝成龙博士、暨南大学高社城教授、深圳大学阮琦锋博士为共同第一作者。新加坡国立大学仇成伟教授和中山大学李朝晖教授为论文的共同通讯作者。相关研究得到了新加坡CRP计划和国家自然科学基金等的支持。
原文引自“两江科技评论”微信公众号。
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上海复享光学股份有限公司（简称：复享光学）诞生于中国的高校实验室，是一家高科技型光谱仪器公司。公司为科学家和工程师提供光谱产品、系统、服务。“让光谱简单"是公司发展理念，“光谱改变生活”是公司的愿景。
公司专注光谱仪器发展超过八年，公司获得国家高新技术企业资质，于2016年登陆新三板（NEEQ:838781）。公司位于复旦大学科技创业园，目前拥有约40名高学历工程师。公司官网：www.ideaoptics.com
来源于：上海复享光学股份有限公司
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