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06-17
将超表面透镜和MEMS技术相结合，可能会给光学系统带来高速扫描和增强的聚焦能力。
基于超表面技术集成在 MEMS 扫描仪上的平面透镜（超级透镜）。
左图为扫描电子显微镜图片，右图为光学显微镜成像图片。
在MEMS器件上集成超级透镜将有助于整合高速动态控制和精确波前空间控制的优势，创造光控制的新模式。
目前，镜头技术在各个领域都取得了长足的进步，从数码相机到高带宽光纤，再到激光干涉引力波天文台LIGO的仪器设备。
现在，一种新的镜头技术已经使用标准计算机芯片制造技术开发出来，可以取代传统曲面镜头的复杂多层结构和几何形状。
与传统曲面镜片不同，基于超表面光学纳米材料的平面镜片相对较轻。
当超表面亚波长纳米结构形成重复图案时，它们可以模仿折射光的复杂曲率，但尺寸更小，更能够收集光，同时减少失真。
然而，大多数这些纳米结构器件是静态的并且功能有限。
据Memes Consulting介绍，超级透镜技术的先驱——美国哈佛大学应用物理学家Federico Capasso和MEMS技术的早期开发者——美国阿贡国家实验室纳米制造和器件组负责人Daniel Lopez美国。
经过一番集思广益，我们为超级镜头添加了运动控制功能，例如快速扫描和光束控制功能，这可能会为超级镜头开辟新的应用。
Capasso 和 Lopez 联手开发了一种在 MEMS 上集成中红外光谱超级透镜的设备。
他们在本周的《APL Photonics》杂志上发表了他们的发现。
MEMS 是一种结合了微电子学和微机械学的半导体技术，广泛应用于计算机和智能手机中，包括传感器、执行器和微型齿轮等机械微结构。
MEMS 现在几乎无处不在，从智能手机到汽车安全气囊、生物传感器和光学设备，并且可以采用与典型计算机芯片相同的半导体技术来制造。
洛佩兹表示：“在硅芯片上高密度集成数千个独立控制的MEMS透镜器件，可以实现光学领域前所未有的光控制和操纵。
”研究人员在一块 SOI 绝缘体（2 微米顶部器件层，纳米）上开发了硅。
这种超表面透镜是使用标准光刻技术在埋氧化层和微米衬底层上制造的。
然后，他们将平面透镜与一个中心平台对齐。
MEMS 扫描仪（本质上是一个微镜，用于偏转光以进行高速光路长度调制）并通过沉积微小的铂片将它们固定在一起，最终将平面固定在 MEMS 扫描仪上。
“我们集成超表面透镜的MEMS原型设备可以通过电气控制改变平面透镜的旋转角度，并在几度范围内进行焦点扫描，”洛佩兹说。
“此外，这种带有集成超表面平面透镜的MEMS设备可以扫描仪概念验证产品，还可以扩展到可见光和其他光谱范围，开辟更广泛的潜在应用，例如基于MEMS的显微镜系统，全息和投影成像、LiDAR（激光雷达）扫描仪和激光打印。
”在静电驱动下，其MEMS平台可以控制两个正交轴上的镜头移动角度，使平面镜头能够在每个轴约9度的范围内进行聚焦扫描。
研究人员估计其聚焦效率约为85%，“这种超级镜头未来可以利用半导体技术进行批量生产，并可能在广泛的应用中取代传统镜头，”卡帕索补充道。
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