北京
一种制造多色透镜的新方法或催生新一代小型、廉价且高性能的便携设备光学元件，如手机和无人机所用。该设计使用超材料层，能同时聚焦非偏振光源的多波长光且直径较大，克服了金属透镜的主要限制。论文第一作者、澳大利亚国立大学物理研究学院的约书亚·乔丹表示：“我们的设计具备诸多实用特性，低纵横比使其易于制造（每层可单独加工后组装），偏振不敏感，且可通过成熟半导体纳米制造平台扩展。”
该项目由德国耶拿大学主导，成果发表于《Optics Express》。金属透镜厚度仅为发丝的几分之一，远薄于传统透镜，可实现传统光学无法达到的短焦距。团队最初尝试单层设计，但受限于物理约束：单层超表面的最大群延迟有限，导致数值孔径、直径和带宽乘积受限。乔丹解释：“若要覆盖所需波长范围，单层设计要么直径过小（失去意义），要么数值孔径极低（几乎无法聚焦），因此转向多层结构。”
通过基于形状优化的逆向设计算法，团队引导软件搜索能在单波长下产生电偶极子和磁偶极子共振（惠更斯共振）的超表面形状，开发出偏振独立、制造容差更高的金属透镜。优化后得到多种形状的超材料单元（如圆角方形、四叶草、螺旋桨），高300纳米、宽1000纳米，可实现0至2π的相位梯度，理论上能生成任意聚焦图案（目前目标为传统透镜的环形结构）。
乔丹指出，多层设计最多支持五种波长（受限于长波长共振结构与短波长衍射的平衡），但聚光能力对未来便携成像系统意义重大：“我们设计的金属透镜尽可能小巧轻便，非常适合无人机或地球观测卫星。”
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