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将来 你的眼镜大概比纸还薄

2018-11-08 10:14 泉源:科技日报

  提起透镜,许多人都不生疏。无论是我们寻常戴的眼睛,照旧照相摄像用的镜头,亦或老年人用的缩小镜,它们都属于透镜。但是,这些透镜不是凹透镜,便是凸透镜。又有谁听说过立体透镜呢?

  而就在克日,美国哥伦比亚大学华人学者虞南边向导的研讨团队研制出一种厚度只要1微米的超薄立体透镜,无望大幅低落光学器件的尺寸和分量。

  立体透镜上漫衍着许多“超像素”

  一样平常生存中,我们用到的透镜都是球面透镜,一样平常由光学玻璃、光学晶体、光学树脂等光学质料制造而成。它使用光学折射原理,接纳差别质料、差别球面以及差别空间地位,来完成对光芒的控制。

  而光又分为单色光和复色光,简朴地说,单色光便是一种颜色的光,复色光(好比太阳光)则是由多种颜色的光混淆而成。

  由于差别颜色的光经过差别介质和布局时速率纷歧样,因而复色光经过棱镜会剖析成单色光,这种征象被称为光的色散。雨后呈现的彩虹便是太阳光沿着肯定角度射入氛围中的水点后,由折射和反射形成的一种比力庞大的色散征象。

  由于这种征象的存在,平凡透镜就无法同时聚焦差别颜色的光,进而产生色差。现在大部门相机等成像体系都是经过堆叠多层透镜来办理色差的题目,这就招致如今的摄像拍照东西不但布局庞大并且很轻巧。

  在办理这个题目上,虞南边团队最新研制的超薄立体透镜迈出了一大步。这种由“超像素”组成的立体透镜比平凡纸张还要薄。

  “虞南边团队研制的超薄立体透镜,并不是使用传统光的折射原理,而是使用光在介质流传历程中的相位耽误,完成光的偏转,这是一种衍射原理。该透镜在立体上漫衍着许多‘超像素’,每个‘超像素’的尺寸只要0.5微米左右,小于光的波长,并具有差别的相位耽误量。由于耽误量的漫衍颠末经心设计,以是可将通报到该超薄透镜的平行光集聚到统一核心,完成传统透镜的功效。现在他们团队可以让1.2—1.7微米波长的近红外光到达很好的聚焦结果。”北京理工大学光电学院副传授胡摇报告科技日报记者。

  最要害是办理色差题目

  超薄立体透镜利用半导体制造工艺加工,初次完成将拥有任何偏振态的各色光波聚焦于一点,其成像功能可与一流的庞大透镜体系相提并论。

  与传统透镜的加工必要颠末选材、切削、粗磨、精磨、抛光、检测等工艺流程差别,这种超薄立体透镜是接纳光刻技能举行加工的,这是一套完全差别的工艺流程。

  胡摇表现,加工超薄立体透镜接纳的光刻技能现在常用于芯片加工。该技能以后只能在立体上举行光刻加工,但是也由于光刻技能的绝对成熟,该要领可较快转换使用。现实上,利用光刻工艺制造能完成透镜基本功效的器件并不难,这次研讨的重点是办理差别颜色的光成像纷歧致的题目,也便是所谓色差题目。这个色差会极大影响复色光成像结果,如一样平常阳光或灯光照明时的结果,要是利用激光等单色光源照明是不必要办理色差题目的。色差题目的办理使该技能向适用化迈进了一大步。

  与此同时,“该研讨完成的是红外波段的成像,在论文项目赞助列内外也有军方项目,因而可以预测研讨职员是思量了军事上更轻、更薄、更稳固的使用需求的。”胡摇说。

  在她看来,迷信家们不停都在努力于让透镜变得更薄,而且在这条门路上开发出多个研讨偏向。她先容,菲涅尔透镜是很早便存在的将透镜变得更薄的要领,并遍及使用于一样平常生存中,如手机的闪光灯。所谓菲涅尔透镜又称螺纹透镜,它的镜片外貌一壁为光面,另一壁刻录了由小到大的同心圆,经过将数个独立的截面安置在一个框架上从而制造出更轻更薄的透镜;接纳非球面、自在曲面也可以低落球面镜组的团体光学长度,用一片完成多片的功效,进步成像质量的同时减小光学体系的分量;接纳衍射元件完成透镜的结果,如衍射光栅、盘算全息图以及该团队研发的超薄透镜;别的,曾经有基于盘算成像的、无需透镜的衍射成像技能在显微成像等范畴失掉使用。

(责任编辑:王蔚)

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