革命性的超轻型镜片

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据美国投资人说,通过在玻璃碎片上涂上涂料增白剂来制作平的镜片,是光学镜片的革命。

只有二毫米长,比头发还纤细,这个小的组合体能把纳米级的物品放大,比起目前的显微镜还能带来更锐利的聚焦。 它完美彰显了材料组合的力量,牛逼的属性来自于其曼妙的结构。 这个镜片的表面形状比光的波长还要小:千分之一毫米。 “我觉得这项技术是革命性的,”哈佛大学的 Federico Capasso 说。他是这个新镜片报告的高级作者。

这个镜片和你熟悉的各种相机的镜头和目镜镜片的那种弧形盘面镜片差别很大。它是用一层很薄的透明石英,在上面覆盖着数以百万的小片,每个只有数十纳米宽数百纳米高。

每个小片都会和光发生强烈的交互作用,组合在一起能把一道光切片并组合成一束光来穿过阵列。
通过计算能得出最佳的摆放方式来完整模拟传统镜片的聚焦效果。

Capasso 教授说,优势就在于这个“组合镜片”能避免扭曲 – 这是传统光学镜片的内在劣势。

“我们的图像质量比目前最顶尖的物镜还要好。因此我觉得说这项技术是革命性的一点也不夸张。”

这是和目前研究用的高端显微镜进行比较得出的结论,那些显微镜都是不惜一切代价去得到最大放大率的。这些平行镜片的聚焦点比起这些显微镜的锐利程度高出30%,意味着在实验室里,能观察到更加细致的细节。

但这项技术的优势不仅在此。

“传统镜片的打造工艺是开模,基本上算是19世纪的技术。但我们的镜片由于是平面的,可以用芯片晶圆厂来制作,因此那些做集成电路的工厂也能做这种镜片了。”

并且做法也很简单。做微处理器和内存芯片的电子制作商平时制作的原件比起这些平面镜片的小片要小太多。然而一个内含上亿组件的芯片成本也只有几十块钱。

镜片对比
镜片对比

大规模生产是控制成本的关键,也是 Capasso 教授把手机摄像头视为主要目标之一的原因。毕竟手机的很多其它部件,包括摄像头的检测器,都已经在使用芯片工艺进行制造。这样的话,把这些工艺扩展到镜片上就是自然而然的事。

此外还有很多潜在的应用:虚拟现实头显的轻量镜片,甚至是隐形眼镜。“软性材料也毫无问题。”Capasso 教授声称。

原型镜片的横截面是2毫米宽,这还仅仅是在哈佛有限的设备工艺下。理论上来说,任何尺寸都没有问题。

“有了晶圆厂后,你想要12英寸的镜片?完全没问题。”

镜片的确切属性取决于其小片的布局和组合。涂料增白剂二氧化钛是用来制作这些小片的,因为它透明且和可见光能发生强反应,成本也很低。

光经过镜片的分解
光经过镜片的分解

这个团队之前也用硅试过,对于红外线来说比较不错。其它的材料可以用来制作紫外光镜片。或者做成不同的焦距,工程师可以改变镜片上小片的大小,间距和朝向。只需要经过计算并把结果加入新设计即可。

目前,论文已经发布,这个团队已经在着手新的样品。

不过,这个东西和去年报道的加州福尼亚理工学院的项目原理貌似很相似。


Source:BBC

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