超透鏡（Metalenses）是使用超表面來聚焦光線的平面透鏡。超表面是一系列人工天線，可操縱入射光的光學(xué)響應(yīng)，包括其幅度相位和偏振。超透鏡技術(shù)為鏡頭提供了一系列新的輕量化設(shè)計選項，而且表面的平坦特性還有助于避免傳統(tǒng)曲面鏡頭中常見的圖像變形失真的問題。 xN e_qO  
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超透鏡的優(yōu)點(diǎn) hO^&0
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大多數(shù)傳統(tǒng)的透鏡設(shè)計使用凸面或凹面形狀來聚焦或擴(kuò)展入射光束。雖然可以在光軸上實(shí)現(xiàn)近乎理想的聚焦，但所得圖像可能會因穿過透鏡其他區(qū)域的光而失真。圖像角落的桶形和枕形失真是最常見的一些。 B*-ToXQQr  
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校正鏡頭像差通常意味著創(chuàng)建定制鏡頭或多個光學(xué)組件，這會增加設(shè)備的重量和體積。如果設(shè)備需要改變焦點(diǎn)位置或平移光束，則還需要移動透鏡組，這可能會進(jìn)一步導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。 gV<0Hj  
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衍射透鏡與傳統(tǒng)透鏡設(shè)計相比具有一些優(yōu)勢，因?yàn)樗鼈兪潜馄降牟⑶蚁鄬θ菀滓缘统杀局圃臁Ｈ欢�，這些鏡頭的顯著缺點(diǎn)之一是存在高階衍射光線，從而限制了可以實(shí)現(xiàn)的圖像質(zhì)量，尤其是在高精度的成像領(lǐng)域。 QN)/,=#  
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相比之下，超透鏡的設(shè)計更加靈活，并且不會出現(xiàn)透射圖像中存在更高衍射級的相同問題。目前研究人員都聚焦于為超透鏡研發(fā)更多的新型表面，這些表面將允許平面透鏡改變其聚焦位置，而無需物理改變光學(xué)系統(tǒng)中任何組件的位置。許多光學(xué)系統(tǒng)由于需要運(yùn)動光學(xué)組件而存在不穩(wěn)定問題，這限制了它們在手持設(shè)備或車載自動駕駛汽車等移動領(lǐng)域的應(yīng)用。超透鏡可能是一個非常方便實(shí)際的解決方案。 Bv2z4D4f+  
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表面結(jié)構(gòu) )9;(>cdl  
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超透鏡有兩種主要的超表面結(jié)構(gòu)——電介質(zhì)或等離子體。 5u'TmLuKT  
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介電材料用于許多標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)元件，還可以制備產(chǎn)生亞波長散射的超表面。如果需要，介電材料可用于在入射光脈沖中引入相位延遲，現(xiàn)在有些介電材料還可用于創(chuàng)建無像差、衍射限制、偏振無關(guān)的聚焦，并且其可在廣泛的帶寬范圍內(nèi)工作。 Rf)'H
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等離子體激元材料有利于電磁輻射的振幅整形，并且可以在很寬的波長范圍內(nèi)使用。材料中的等離激元模式定義明確，可用于制造透鏡，并且各種改性（例如添加層以濾除更高階等離激元模式）也有助于提高最終元透鏡的效率。 #g@  
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在設(shè)計超透鏡時，必須考慮表面散射點(diǎn)的幾何形狀。每個元單元都會影響電磁輻射的特性，必須仔細(xì)設(shè)計以避免傳統(tǒng)的鏡頭問題。 a9yIV5_N  
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已經(jīng)有短波長光刻裝置利用超透鏡可實(shí)現(xiàn)的亞衍射聚焦來提高儀器的空間分辨率。然而，制造超透鏡以照亮更大的區(qū)域并提高許多超透鏡光學(xué)器件的效率仍然存在一些挑戰(zhàn)。
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