哈佛大學(xué)聯合阿爾貢國(guó)家實驗室開(kāi)發(fā)出根據MEMS芯片的超級透鏡
集成(chéng)在MEMS掃描器上的根據超外表技能(néng)的平面(miàn)透鏡（超級透鏡），左圖爲掃描電鏡圖片，右圖爲光學(xué)顯微成(chéng)像圖片。在MEMS器材上集成(chéng)超級透鏡，將(jiāng)有助于整合高速動态操控和準确波陣面(miàn)空間操控優勢，打造光操控新模型
現在，透鏡技能(néng)在各個領域都(dōu)獲得了長(cháng)足的發(fā)展，從數碼相機到高帶寬光纖，再到激光幹涉儀引力波天文台 LIGO的儀器設備等。現在，使用規範的計算機芯片制作技能(néng)開(kāi)發(fā)出了一種(zhǒng)新的透鏡技能(néng)，或將(jiāng)代替傳統曲面(miàn)透鏡雜亂的多層結構和幾許結構。
與傳統曲面(miàn)透鏡不同，根據超外表光學(xué)納米資料的平面(miàn)透鏡相對(duì)更輕。當超外表亞波長(cháng)納米結構構成(chéng)某種(zhǒng)重複圖紋時，它們便能(néng)夠仿照能(néng)夠折射光線的雜亂曲度，但是體積更小，聚光才能(néng)更強，一起(qǐ)還(hái)能(néng)削減失真。不過(guò)，大部分這(zhè)種(zhǒng)納米結構器材都(dōu)是靜态的，功能(néng)性有限。
據麥姆斯咨詢報導，超級透鏡技能(néng)開(kāi)辟者——美國(guó)哈佛大學(xué)使用物理學(xué)家Federico Capasso，和MEMS技能(néng)前期開(kāi)發(fā)者——美國(guó)阿爾貢國(guó)家實驗室納米制作和器材小組負責人Daniel Lopez，他們倆來了一番腦筋風暴，爲超級透鏡增加了運動操控才能(néng)，例如快速掃描和光束操控才能(néng)，或將(jiāng)開(kāi)辟超級透鏡新使用。
Capasso和Lopez聯手開(kāi)發(fā)了一款器材，在MEMS上集成(chéng)了中紅外光譜超級透鏡。他們將(jiāng)該研究成(chéng)果宣布在了本周的《APL Photonics》期刊上。
MEMS是一種(zhǒng)結合微電子和微機械的半導體技能(néng)，在計算機和智能(néng)手機中能(néng)夠找到，包括傳感器、執行器和微齒輪等機械微結構。MEMS現在幾乎無處不在，從智能(néng)手機到汽車安全氣囊、生物傳感器材以及光學(xué)器材等，MEMS能(néng)夠憑借典型計算機芯片中的半導體技能(néng)完成(chéng)制作。
Lopez說：“在一個矽芯片上高密度集成(chéng)數千個獨立操控的MEMS透鏡器材，能(néng)夠完成(chéng)光學(xué)領域史無前例的光操控和操作。”
研究人員在一塊SOI絕緣體上矽（2微米頂部器材層、200納米埋葬氧化層以及600微米襯底層）上，采用規範光刻技能(néng)制作了這(zhè)款超外表透鏡。然後(hòu)，他們將(jiāng)這(zhè)款平面(miàn)透鏡與一個MEMS掃描器（本質上是一個偏轉光線用于高速光路長(cháng)度調制的微鏡）的中心平台對(duì)齊，經(jīng)過(guò)堆積細小鉑片將(jiāng)它們固定在一起(qǐ)，終究將(jiāng)該平面(miàn)透鏡裝配在MEMS掃描器上。
“我們這(zhè)款集成(chéng)超外表透鏡的MEMS原型器材，能(néng)夠經(jīng)過(guò)電操控改動平面(miàn)透鏡的旋轉角度，在幾度規模内進(jìn)行焦點掃描，” Lopez介紹說，“此外，這(zhè)款集成(chéng)超外表平面(miàn)透鏡的MEMS掃描器概念驗證産品，還(hái)能(néng)夠擴展至可見光及其它光譜規模，開(kāi)辟更廣泛的潛在使用，例如根據MEMS的顯微體系、全息和投影成(chéng)像、LiDAR（激光雷達）掃描器和激光打印等。”
在靜電驅動情況下，其MEMS平台可操控兩(liǎng)個正交軸方向(xiàng)的透鏡運動角度，使平面(miàn)透鏡在每個方向(xiàng)約9度規模内進(jìn)行焦點掃描。 研究人員估計，其聚集功率約爲85％。
“這(zhè)種(zhǒng)超級透鏡在未來能(néng)夠使用半導體技能(néng)完成(chéng)大規模量産，或將(jiāng)在廣泛的使用領域代替傳統型透鏡，”Capasso彌補說。