近日,中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所瞬態(tài)光學(xué)與光子技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗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)表于Journal of Science: Advanced Materials and Devices(IF = 7.38)。論文第一作者為博士生江曉強,通訊作者為范文慧研究員。
超透鏡是一種二維平面透鏡結構,具有體積小、重量輕、易于集成等特點(diǎn),可實(shí)現對太赫茲波振幅、相位、偏振等參量的靈活調控,有望解決天然材料在太赫茲頻段電磁響應不足而導致的效率低、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)題而受到廣泛關(guān)注。然而,如何在實(shí)現寬頻帶消色差的同時(shí),賦予超透鏡連續變焦的能力,仍然是目前亟待解決的難題。
針對此問(wèn)題,研究團隊首先基于Ⅲ-Ⅴ族半導體材料銻化銦(InSb)設計了性能優(yōu)異的單元結構。隨后,研究團隊采用幾何相位和傳輸相位相結合的方式,巧妙設計超透鏡單元結構的排布方式與空間取向,采用單層超透鏡實(shí)現了太赫茲波的寬頻帶聚焦,有效消除了色差現象。進(jìn)一步地通過(guò)改變器件工作溫度,進(jìn)而調控器件單元結構的相位補償范圍,實(shí)現了焦距736.25 μm (NA = 0.62)至 861.02 μm(NA = 0.56)的連續變焦。本研究成果為設計多功能消色差超透鏡提供了一種新思路,有望進(jìn)一步拓展太赫茲頻段超透鏡在顯微成像和內窺鏡等領(lǐng)域的實(shí)際應用。
圖1 連續變焦消色差超透鏡工作示意圖
西安光機所范文慧研究員帶領(lǐng)的太赫茲光子學(xué)與表面微納智造團隊已在超寬頻譜太赫茲波產(chǎn)生與探測、超快太赫茲波譜成像與應用、太赫茲頻段超材料與超表面功能器件等領(lǐng)域開(kāi)展持續研究并取得一定突破。相關(guān)研究成果陸續發(fā)表于Angewandte Chemie - International Edition、Carbon、Journal of Science: Advanced Materials and Devices、Optics Letters、Optics Express、Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy、Nanomaterials等國際知名期刊,獲得了國內外同行的廣泛認同。