無(wú)論是傳感器、相機(jī)還是顯示器，超表面（Metasurface）都有潛力徹底改變我們?nèi)粘Ｉ�活中�?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=光學(xué)',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_2">光學(xué)系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)光線更精準(zhǔn)的操控，它們能夠?qū)崿F(xiàn)緊湊且多功能的解決方案。在2025年3月31日（星期一）開幕的漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上，卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）的研究團(tuán)隊(duì)將展示一款光學(xué)元件。該元件可在高入射角條件下實(shí)現(xiàn)高效光控，突破了傳統(tǒng)技術(shù)的限制。

圖片:2025_019_Effiziente Lichtsteuerung Metaoptiken ersetzen herkoemmliche Linsen.png

當(dāng)光照射到一種超光柵上，該光柵即使在陡峭入射角下也能偏轉(zhuǎn)光波，從而為新型光學(xué)應(yīng)用開辟了可能。（圖片來(lái)源：Maryna Leonidivna Meretska，KIT）

傳統(tǒng)與超表面的對(duì)比

傳統(tǒng)的曲面透鏡通過(guò)玻璃或塑料的折射引導(dǎo)光線，通常體積笨重，且對(duì)光波的控制能力有限。相比之下，超表面為平面結(jié)構(gòu)，由被稱為"超原子"（Metaatom）的微小單元陣列構(gòu)成。這些超原子可在亞波長(zhǎng)尺度上調(diào)控光，從而精確控制光的相位、振幅和偏振態(tài)。KIT納米技術(shù)研究所研究組負(fù)責(zé)人瑪麗娜·列奧尼迪夫娜·梅雷茨卡（Maryna Leonidivna Meretska）博士解釋道："利用超表面，我們能夠定向調(diào)節(jié)光波的時(shí)間延遲、強(qiáng)度和振動(dòng)方向。憑借其多重控制能力——即同步精準(zhǔn)調(diào)控多個(gè)參數(shù)，單個(gè)超表面即可取代多個(gè)光學(xué)元件，在縮小系統(tǒng)體積的同時(shí)保持性能不妥協(xié)。"

制造工藝也更為簡(jiǎn)化："超表面采用半導(dǎo)體行業(yè)的先進(jìn)光刻與蝕刻技術(shù)生產(chǎn)，支持規(guī)模化制造。"梅雷茨卡補(bǔ)充道。

效率四倍提升的超光柵

梅雷茨卡團(tuán)隊(duì)將在漢諾威工博會(huì)上展示一款由KIT專用設(shè)備制造的光學(xué)衍射超光柵（Metagrating）。衍射光柵是光譜分析、通信和激光系統(tǒng)等工業(yè)應(yīng)用中的核心光學(xué)元件。傳統(tǒng)衍射光柵的效率會(huì)隨入射角增大而急劇下降，而KIT研發(fā)的超光柵效率較傳統(tǒng)系統(tǒng)提升四倍。

"我們的超光柵在苛刻條件下實(shí)現(xiàn)了前所未有的光控精度，這為未來(lái)需要精密光控的應(yīng)用開辟了新可能。"梅雷茨卡表示。目前該技術(shù)已通過(guò)原型驗(yàn)證，研究團(tuán)隊(duì)正針對(duì)不同工業(yè)場(chǎng)景開發(fā)定制化解決方案。

多元應(yīng)用場(chǎng)景

超光學(xué)元件的平面特性使其特別適用于相機(jī)、傳感器和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）顯示器——在縮小體積的同時(shí)提升功能。其他潛在應(yīng)用包括材料分揀與質(zhì)檢、醫(yī)學(xué)成像、顯微技術(shù)及太陽(yáng)能電池。此外，依賴物體識(shí)別的機(jī)器人技術(shù)和自動(dòng)駕駛領(lǐng)域也有望從超光學(xué)技術(shù)的進(jìn)步中獲益良多。

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