據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近期，來自韓國浦項(xiàng)科技大學(xué)（Pohang University of Science and Technology）和成均館大學(xué)（Sungkyunkwan University）的合作科研小組成功設(shè)計(jì)了一種電可調(diào)的雙模超構(gòu)透鏡（metalens）——可以利用單個(gè)超構(gòu)透鏡實(shí)現(xiàn)不同成像模式（明場(chǎng)成像和邊緣增強(qiáng)成像）的切換。相關(guān)研究工作以“Bright-Field and Edge-Enhanced Imaging Using an Electrically Tunable Dual-Mode Metalens”為題發(fā)表于ACS Nano期刊。

通常，在拍攝物體的過程中，會(huì)采用兩種不同的模式：（1）“正?！蹦Ｊ?，即明場(chǎng)成像，獲取常規(guī)的基本信息；（2）“邊緣”模式，即邊緣增強(qiáng)成像，僅專注于勾勒物體的輪廓。傳統(tǒng)上，這兩種模式都需要單獨(dú)的鏡頭，每個(gè)鏡頭都有不同的配置。然而，為了應(yīng)對(duì)電子設(shè)備小型化和輕量化設(shè)計(jì)的最新趨勢(shì)，研究人員一直在努力將兩種模式集成于單個(gè)鏡頭。

在韓國科研人員的最新研究工作中，他們利用超構(gòu)透鏡解決了上述問題。該超構(gòu)透鏡由納米級(jí)人造結(jié)構(gòu)構(gòu)成，可以通過電調(diào)控的方式動(dòng)態(tài)改變焦點(diǎn)位置。通過微調(diào)人造結(jié)構(gòu)的尺寸、形狀和旋轉(zhuǎn)方向等參數(shù)，該科研團(tuán)隊(duì)成功設(shè)計(jì)了一種雙模成像超構(gòu)透鏡，能夠根據(jù)光偏振旋轉(zhuǎn)方向在正常模式和邊緣模式之間轉(zhuǎn)換。

該超構(gòu)透鏡可以通過調(diào)節(jié)施加到液晶層的電壓來快速改變焦點(diǎn)位置，從而可以在短短幾毫秒內(nèi)快速進(jìn)行模式切換，與液晶切換的速度相匹配。

電可調(diào)的雙模超構(gòu)透鏡

在這項(xiàng)研究中，該科研團(tuán)隊(duì)采用氫化非晶硅作為超構(gòu)透鏡的納米結(jié)構(gòu)材料，面向可見光成像應(yīng)用。該材料在可見光區(qū)域的損耗小，從而使紅色、綠色和藍(lán)色波長的透鏡效率分別達(dá)到32.3%、31.7%和20.4%。通過在單個(gè)超構(gòu)透鏡中集成兩種不同的模式，該科研團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了高分辨率圖像的采集。

論文作者Junsuk Rho教授說道：“我們現(xiàn)在可以在生物成像等應(yīng)用（例如小型化顯微鏡）中快速捕獲高分辨率圖像，包括細(xì)胞反應(yīng)和藥物篩選?！贝送?，他還樂觀地表示：“我希望這項(xiàng)創(chuàng)新能夠在智能手機(jī)、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）設(shè)備以及激光雷達(dá)系統(tǒng)等各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用?！?/p>

審核編輯：劉清