近日，中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所瞬態(tài)光學(xué)與光子技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在太赫茲頻段可變焦消色差超透鏡領(lǐng)域取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表在Journal of Science: Advanced Materials and Devices上。
超透鏡是一種二維平面透鏡結(jié)構(gòu)，具有體積小、重量輕、易于集成等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)太赫茲波振幅、相位、偏振等參量的靈活調(diào)控，有望解決天然材料在太赫茲頻段電磁響應(yīng)不足而導(dǎo)致的效率低、體積大等問(wèn)題。近年來(lái)，消色差超透鏡由于能夠有效消除寬頻帶成像產(chǎn)生的色差問(wèn)題而備受關(guān)注。然而，如何在實(shí)現(xiàn)寬頻帶消色差的同時(shí)，賦予超透鏡連續(xù)變焦的能力，仍是目前亟待解決的難題。
研究團(tuán)隊(duì)基于Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體材料銻化銦（InSb）設(shè)計(jì)了性能優(yōu)異的單元結(jié)構(gòu)。隨后，該團(tuán)隊(duì)采用幾何相位和傳輸相位相結(jié)合的方式，巧妙設(shè)計(jì)超透鏡單元結(jié)構(gòu)的排布方式與空間取向，采用單層超透鏡實(shí)現(xiàn)了太赫茲波的寬頻帶聚焦，有效消除了色差現(xiàn)象。進(jìn)一步，該研究通過(guò)改變器件工作溫度，進(jìn)而調(diào)控器件單元結(jié)構(gòu)的相位補(bǔ)償范圍，實(shí)現(xiàn)了焦距736.25 μm （NA = 0.62）至 861.02 μm（NA = 0.56）的連續(xù)變焦。該成果為設(shè)計(jì)多功能消色差超透鏡提供了新思路，并有望進(jìn)一步拓展太赫茲頻段超透鏡在顯微成像和內(nèi)窺鏡等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。
