高效光线控制：Meta-optics取代传统透镜
由 Martin Heidelberger, Karlsruhe Institute of Technology 撰写
先进的光线控制：一束激光照射到一个 meta-grating 上，即使在陡峭的入射角下也能引导光波，从而实现新的光学应用。Credit: Maryna Leonidivna Meretska
传统弯曲透镜通过玻璃或塑料的折射来引导光线，通常体积庞大且笨重，对光波的控制也有限。相比之下，Metasurfaces 是扁平的，由称为 meta-atoms 的微小结构阵列组成。Meta-atoms 在亚波长尺度上影响光线，从而可以高度精确地控制光线的相位、振幅和偏振。
“使用 Metasurfaces，我们可以有针对性地影响光波的时间偏移、强度和振荡方向，”KIT 纳米技术研究所的课题组长 Maryna Leonidivna Meretska 博士说。
“由于其多路复用控制能力，即同时且有针对性地影响各种参数，单个 Metasurface 可以取代多个optical components。因此，可以在不影响其性能的情况下减小光学系统的尺寸。”
生产也将更加简单，“Metasurfaces 可以使用semiconductor industry的先进光刻和蚀刻技术制造，从而实现可扩展的生产，”Meretska 说。
效率提高四倍的 Meta-grating
在 3 月 31 日星期一开始的Hannover Messe上，Meretska 和她的团队将展示一种使用特殊的 KIT 制造设备制成的光学衍射 meta-grating。衍射光栅是重要的光学组件，可用于各种工业应用，例如光谱学、电信和激光系统。
通常，随着光入射角的增加，衍射光栅的效率会急剧下降。KIT 开发的 meta-grating 比传统系统的效率高四倍。
“我们的 meta-grating 可以在具有挑战性的条件下以前所未有的方式控制光线。这代表了未来需要精确光线控制的应用的重大进步，”Meretska 说。由于该功能已通过原型得到验证，该研究小组目前正在为各种工业应用开发有针对性的光学解决方案。
广泛的应用
meta-optical components 的扁平结构使其特别适合相机、传感器和增强现实显示器，因为它们可以在提高功能的同时减小光学系统的尺寸。
其他潜在应用包括材料分类和quality control、医学成像、显微镜和太阳能电池。此外，机器人技术和自动驾驶都依赖于object recognition，可能会从 meta-optics 的技术进步中获益匪浅。