世界最薄的透镜问世!可打造史无前例的微型化光学系统
2016-03-16 10:30:00   来源:新华网
内容摘要
澳大利亚国立大学的研究人员利用二硫化钼晶体制成世界上最薄的透镜,仅有6.3纳米厚。二硫化钼晶体可在高温下保持稳定,是一种润滑剂和良好的半导体,并能释放出光子。

澳大利亚国立大学日前宣布,该校科学家制造出世界上最薄的透镜,仅有6.3纳米厚,是人头发丝直径的两千分之一。

这一课题的主要研究人员、澳大利亚国立大学工程和计算机科学学院卢曰瑞博士介绍说,这一透镜仅有6.3纳米厚,而此前已制造出的最薄透镜为50纳米厚。

卢曰瑞说,该透镜是用二硫化钼晶体制成,这种晶体可在高温下保持稳定,是一种润滑剂和良好的半导体,并能释放出光子。

研究小组使用胶带分离法,从二硫化钼晶体上逐层原子剥离出越来越薄的晶体层,并用离子束打磨出一个仅具有9个原子厚度的半球形镜片。

研究人员发现,单层二硫化钼的厚度仅有0.7纳米,光会在这一具有高折射率的晶体层中来回往复,而不被吸收。

卢曰瑞表示,这一最新科研成果实现了在原子层面控制光的传播,可用于打造史无前例的微型化光学系统。这一突破性发明将为科学技术与医疗健康领域带来革命性应用,如被用于制造柔性显示器,或被用作制造模拟昆虫复眼的微透镜阵列,以实现快速三维成像。

该研究成果已发表在英国《自然》子刊《光:科学与应用》上。

 

美国研究人员发明新型超薄光学透镜

据美国航空航天局(NASA)官网报道,NASA喷气推进实验室(JPL)与加州理工学院研究人员合作开发了一种超薄光学透镜,通过“元表面”(metasurface)技术实现对光路的控制,可应用于先进显微镜、显示器材、传感器、摄像机等多种仪器,使光学系统集成度大大提高,并使透镜制造方式产生革命性变化。

 

这种透镜的“元表面”由硅晶阵列组成,单个硅晶的横截面为椭圆形。通过改变硅晶的半径与轴向,可以改变通过光线的相位与偏振性,从而使光路弯曲,实现聚焦。传统的光学系统由多组玻璃镜片组成,每个镜片都要求非常精密的制造工艺;而这一新技术可以采用标准的半导体制造工艺,将厚度仅为微米级的“元表面”相互叠加,即可获得所需的光学系统,可以像半导体芯片一样实现大规模批量化自动制造。

该研究团队正与企业伙伴进行合作,使这一技术进一步商业化。这一项目还获得了美国能源部与国防部高等研究计划局(DARPA)的资助。

 

脉冲激光消融法改善全息透镜的制备

来自英国伯明翰大学、哈佛医学院以及韦尔曼光医学中心的研究人员研发出基于纳秒激光脉冲、能够将光学结构打印在涂有吸光材料的透明基板的一步式快速全息记录技术。

脉冲激光消融

尽管激光加工大多用于生产微米级对象,但是同时也可以通过激光干涉辅助消融法(全息激光消融)用于大面积光学活性纳米图案表面的制备。

在激光消融过程中,通过激光束照射去除固体表面的物质。该技术不仅没有使用聚焦激光束(能够产生微米级特征)的,同时还实现了激光干涉模式来进行物体表面消融以及生成有趣的纳米图案。

在该一步式快速全息记录技术中,脉冲激光束照射超薄半吸材料用作玻璃衬底涂层。光束穿过样品并通过下面的玻璃反射回来。两束反向运行的激光束之间会发生干涉,这种干涉模式会在物体表面消融形成有条理的光栅。

光栅的周期由相对于垂直入射的入射光波长(λ) 以及倾斜角(θ)决定。λ/2会生成相长干涉,呈现驻波的效果。

与传统的激光消融法相比,这种方法灵活又迅速。只需改变θ,就能定制光栅的周期,同时也能对各种材料进行图案化处理。通过这种方法制备的光栅拥有可见光波长的尺寸,表现出强烈的衍射效应,然后能显示各种颜色效果。这种功能使得它们适合用作安全全息图。

相比传统的纳米加工法如电子束蚀刻和光刻蚀法等,这种技术速度更快,也更经济有效。相比直接激光干涉模式(在这种方法中,首先通过分束器将单脉冲光束分开,然后进行重组生成全息图和纳米图案),这种技术更加简便。直接激光干涉法要求各种激光束精确对准,在光束分裂后会经受弱光照射。而在这种脉冲激光消融法中,则使用单个脉冲激光束在平面或曲面上进行纳米图案/全息图的快速打印。

研究人员还证明了这种方法可用于打印复杂的二维图案,例如同心环阵列。这一功能使得该技术可用于光学设备的制备,例如菲涅耳波带片(FZPs)。

该研究小组目前正在努力研究以便生成更复杂的纳米图案,例如格栅、三角阵列以及三维几何图形等;同时也在探讨在数据存储以及生物传感等领域的进一步应用。

 

微软开放全息透镜HoloLens 开发版注册

2016年,各大虚拟现实或增强现实的硬件公司都纷纷开始向外推广自家的头显,包括Oculus、HTC VIVE、还有为数众多的其他公司,现在连微软也不例外,Microsoft宣布开放HoloLens研发版的注册。

在2016年3月19号9点(太平洋时间)开始,开发商们就能注册成为HoloLens研发团开始研发工作。注册开放本来定于2016年3月30号至4月1号之间,由于HoloLens开发版出炉以及为开发者大会作准备,微软决定提前开放注册功能。

HoloLens由一对透镜以及微型芯片中的计算系统组成,系统可以通过镜片产生虚拟图像,让使用者与现实世界互动,目前首个体验应用已经完成,该应用改编自一款《我的世界》系列的VR体验。微软表示,HoloLens开发版的成本约为3000美元,而最终的消费者版则尚未定价。(如需转载,请注明来源自IT科技年)

 

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