光學超表面

目前，超表面光學技術(shù)備受關(guān)注。簡單來說，超表面光學技術(shù)主要使用超表面的設計方法來替代傳統(tǒng)的光學設計，或者來實現(xiàn)傳統(tǒng)光學設計無法實現(xiàn)的一些新功能。

在替代傳統(tǒng)光學設計方面，超表面光學技術(shù)的一個重要應用在于微型透鏡設計。在傳統(tǒng)的基于折射透鏡的光學設計中，可見光透鏡的尺寸難以做小，因此對于未來一些對于尺寸和重量都有要求的應用(如下一代智能手機和ARVR設備)新的尺寸更小重量更輕的透鏡正在得到越來越多的重視，而超表面技術(shù)則能很好地滿足這一需求。超表面透鏡通過在硅或者玻璃晶元上使用半導體光刻技術(shù)來實現(xiàn)大規(guī)模亞波長尺度器件陣列可以大大縮小透鏡的尺寸，并提升透鏡的各項參數(shù)(例如透光效率等)。例如，超表面研究領域的領軍人物，哈佛大學教授FedericoCapasso就提出了一種使用成熟的DUV技術(shù)實現(xiàn)的大規(guī)模超表面透鏡，可以在平面玻璃晶圓上實現(xiàn)傳統(tǒng)需要凸透鏡才能實現(xiàn)的功能，從而大大減小光學設計所需要的尺寸，厚度和重量。

除了輕薄透鏡之外，超表面透鏡還能實現(xiàn)傳統(tǒng)光學設計難以實現(xiàn)的功能。例如，通過超表面設計控制入射光的偏振特性，可以很容易就實現(xiàn)偏振光成像。另外，超表面還可以很方便地實現(xiàn)高性能光頻率的選擇特性，因此通過超表面透鏡陣列可以實現(xiàn)微型光頻譜儀等。這些傳統(tǒng)透鏡無法實現(xiàn)的特性可能會在下一代機器視覺應用中有重要應用，例如通過偏振成像可以幫助輔助駕駛在雨雪天氣完成高質(zhì)量路面視覺檢測，而頻譜儀則可以用來分析產(chǎn)品質(zhì)量，化學成分等等。

超表面光學設計的另一個重要革新點在于可以實現(xiàn)半導體光學。在傳統(tǒng)的圖像傳感器模組設計中，通常圖像傳感器芯片和光學透鏡設計在完全不同的工藝和設計流程中實現(xiàn)，然后再完成組裝的過程。由于使用了完全不同的工藝，因此組裝過程成本較高。而使用超表面光學之后，圖像傳感器和透鏡設計都可以在半導體工藝實現(xiàn)，而兩者也可以方便得使用成熟的半導體封裝技術(shù)以很低的成本和很高的良率封裝到一起。因此，我們認為，超表面光學設計可能會給圖像傳感器模組的設計帶來革命性的改變。

審核編輯 黃宇