高效控光：超光學(xué)元件取代傳統(tǒng)透鏡
無論是傳感器、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钪械墓鈱W(xué)系統(tǒng)。通過對光線更精準(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)博覽會上，卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）的研究團(tuán)隊將展示一款光學(xué)元件。該元件可在高入射角條件下實現(xiàn)高效光控，突破了傳統(tǒng)技術(shù)的限制。 rT mVHt
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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。（圖片來源：Maryna Leonidivna Meretska，KIT） `k ]2*$%
傳統(tǒng)與超表面的對比 mN&B|KWU
傳統(tǒng)的曲面透鏡通過玻璃或塑料的折射引導(dǎo)光線，通常體積笨重，且對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)光波的時間延遲、強(qiáng)度和振動方向。憑借其多重控制能力——即同步精準(zhǔn)調(diào)控多個參數(shù)，單個超表面即可取代多個光學(xué)元件，在縮小系統(tǒng)體積的同時保持性能不妥協(xié)。" N R0"yJV>
制造工藝也更為簡化："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。 rQb=/ @-
效率四倍提升的超光柵 mY 1Gm|
梅雷茨卡團(tuán)隊將在漢諾威工博會上展示一款由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。 :H(wW
"我們的超光柵在苛刻條件下實現(xiàn)了前所未有的光控精度，這為未來需要精密光控的應(yīng)用開辟了新可能。"梅雷茨卡表示。目前該技術(shù)已通過原型驗證，研究團(tuán)隊正針對不同工業(yè)場景開發(fā)定制化解決方案。 Z&![W@m@0N
多元應(yīng)用場景 =lOdg3 #\a
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（AR）顯示器——在縮小體積的同時提升功能。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)及太陽能電池。此外，依賴物體識別的機(jī)器人技術(shù)和自動駕駛領(lǐng)域也有望從超光學(xué)技術(shù)的進(jìn)步中獲益良多。 9m+ejT K{U
原文鏈接：https://www.kit.edu/kit/pi_2025_019_effiziente-lichtsteuerung-metaoptiken-ersetzen-herkoemmliche-linsen.php
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