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研究人员开发出比人的头发细一千倍的平面透镜

2020-8-28 09:39| 发布者: 安之竹| 查看: 250| 评论: 0

摘要: 巴西圣保罗大学圣保罗卡洛斯工程学院(EESC-USP)的研究人员研制出一种比人的头发丝还要细一千倍的透镜。

该镜头可实现具有宽视场的高分辨率图像。它可以作智能手机的相机镜头,也可以用于其他依赖传感器的设备(使用超构透镜获得的高分辨率广角自拍)。图片来源: Augusto Martins/USP


巴西圣保罗大学圣保罗卡洛斯工程学院(EESC-USP)的研究人员研制出一种比人的头发丝还要细一千倍的透镜。它可以作为智能手机的相机镜头,也可以用于其他依赖传感器的设备。


“在目前的技术环境下,它的应用几乎是无限的,” EESC-USP电子工程与计算系的教授,论文的通讯作者埃米利亚诺•雷森德•马丁斯(Emiliano Rezende Martins)告诉法国法皮尤通讯社(Agencia FAPESP)。这篇论文的题目是“On Metalenses with Arbitrarily Wide Field of View”,发表在ACS光子学杂志上。该研究得到了FAPESP的资助,通过向博士候选人、论文第一作者奥古斯托•马丁斯(Augusto Martins)提供海外研究实习奖学金。


这种透镜被称为超构透镜(metalens),由与光相互作用的纳米柱阵列上的单个纳米硅层组成。通过光刻制备透镜结构光刻是用于制造晶体管的众所周知的技术。超构透镜在十年前首次被出来,利用一种被称为超表面的超薄波导阵列,使光线通过透镜时发生弯曲,从而达到物理上可行的最高分辨率。据Rezende Martins说,超构透镜长期以来都面临着视角极小(小于1°)的问题。他说解决这个问题的一种方法是将超构透镜组合,形成复杂的结构。


对于传统的折射透镜,增大折射率会增加视场角,透镜的平坦度也成比例增加,正是基于这种认识,作者模仿具有无限大折射率的完全平坦的透镜设计这款超构透镜,这是传统透镜达不到的


Rezende Martins说“我们的镜头具有任意的视场,理想情况下可以达到180°而不产生图像失真”“我们已经在110°的角度测试了它的有效性。在更宽的视角下,由于阴影效应,光能会降低,但这可以通过后处理进行校正


超构透镜不能实现超分辨,但获得的分辨率可以满足所有常规应用。Martins用3D打印相机测试了这些超构透镜,获得了宽视场的高分辨率图像。他说:“到目前为止,我们只成功地拍摄了绿色的照片,但在未来的几个月里,我们将升级镜头,让所有颜色都可以拍摄。”

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