扁平的煎餅大小的金屬透鏡在工程中首次拍攝月球表面
0
賓夕法尼亞州立大學(xué)電子工程副教授倪興杰(中)正在操作一個傳統(tǒng)的望遠鏡鏡頭。在前景中，金屬電子工程研究生張莉丹拿著比這小得多、透鏡重慶外圍（外圍模特）外圍女（電話微信156-8194-*7106）提供高端外圍上門真實靠譜快速安排不收定金見人滿意付30分鐘內(nèi)到達更平、工程更緊湊的中首metalens樣機。Credit: Jeff Xu/Penn State
（神秘的次拍地球uux.cn）據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)（by Mariah R. Lucas, Pennsylvania State University）：天文學(xué)家和業(yè)余愛好者都知道，望遠鏡越大，攝月成像能力越強。球表為了保持動力，扁平餅同時簡化其中一個笨重的金屬重慶外圍（外圍模特）外圍女（電話微信156-8194-*7106）提供高端外圍上門真實靠譜快速安排不收定金見人滿意付30分鐘內(nèi)到達組件，賓夕法尼亞州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的透鏡研究小組制造了第一臺超薄、緊湊的工程metalens望遠鏡，能夠?qū)b遠的中首物體成像，包括月球。次拍
金屬透鏡由微小的攝月天線狀表面圖案組成，可以聚焦光線以放大遠處的物體，與傳統(tǒng)的曲面玻璃透鏡相同，但它們的優(yōu)勢是平坦。盡管過去已經(jīng)開發(fā)出了毫米寬的小型金屬透鏡，但研究人員將透鏡的直徑擴大到了8厘米，或大約4英寸寬，使其有可能用于大型光學(xué)系統(tǒng)，如望遠鏡。他們在《納米快報》上發(fā)表了他們的方法。
“傳統(tǒng)的相機或望遠鏡鏡頭有一個不同厚度的曲面，在中間和較薄的邊緣有一個凸起，這導(dǎo)致鏡頭笨重，”通訊作者賓夕法尼亞州立大學(xué)電氣工程和計算機科學(xué)副教授倪興杰說。“金屬透鏡在透鏡上使用納米結(jié)構(gòu)，而不是曲率來塑造光線，這使它們能夠平放。”
倪說，這是現(xiàn)代手機攝像頭鏡頭從手機機身伸出的原因之一:鏡頭的厚度占用空間，盡管它們看起來很平，因為它們隱藏在玻璃窗后面。
金屬透鏡通常使用電子束光刻技術(shù)制造，這涉及到將聚焦的電子束掃描到一塊玻璃或其他透明基板上，以逐點創(chuàng)建類似天線的圖案。然而，電子束的掃描過程限制了可以制造的透鏡的尺寸，因為掃描每個點是耗時的并且產(chǎn)量低。
為了制造更大的透鏡，研究人員采用了一種被稱為深紫外(DUV)光刻的制造方法，這種方法通常用于生產(chǎn)計算機芯片。
“DUV光刻法是一種高通量和高產(chǎn)量的工藝，可以在幾秒鐘內(nèi)生產(chǎn)出許多計算機芯片，”倪說。“我們發(fā)現(xiàn)這是一種制造金屬透鏡的好方法，因為它允許更大的圖案尺寸，同時仍然保持小細節(jié)，這使得透鏡能夠有效地工作。”
研究人員用他們自己的新程序修改了這種方法，稱為旋轉(zhuǎn)晶片和縫合。研究人員將制造金屬透鏡的晶片分成四個象限，再進一步分成22乘22毫米的區(qū)域——比標(biāo)準(zhǔn)郵票還小。他們使用康奈爾大學(xué)的DUV光刻機，通過投影透鏡將圖案投影到一個象限，然后旋轉(zhuǎn)90度再次投影。他們重復(fù)旋轉(zhuǎn)，直到所有四個象限都形成圖案。
“這一過程具有成本效益，因為由于金屬透鏡的旋轉(zhuǎn)對稱性，包含每個象限的圖案數(shù)據(jù)的掩模可以重復(fù)使用，”倪說。"這降低了該方法的制造和環(huán)境成本."
隨著金屬透鏡尺寸的增加，處理圖案所需的數(shù)字文件變得非常大，這將需要DUV光刻機花費很長時間來處理。為了克服這個問題，研究人員使用數(shù)據(jù)近似值并通過引用非唯一數(shù)據(jù)來壓縮文件。
“我們利用一切可能的方法來減少文件的大小，”倪說。“我們確定了相同的數(shù)據(jù)點并引用了現(xiàn)有的數(shù)據(jù)點，逐漸減少數(shù)據(jù)，直到我們有可用的文件發(fā)送到計算機來創(chuàng)建metalens。”
使用這種新的制造方法，研究人員開發(fā)了一種單鏡頭望遠鏡，并捕捉到了月球表面的清晰圖像——實現(xiàn)了比以前的金屬透鏡更高的物體分辨率和更遠的成像距離。然而，在這項技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代相機之前，研究人員必須解決色差問題，當(dāng)不同顏色的光進入鏡頭時，會導(dǎo)致圖像失真和模糊。
“我們正在探索可見光范圍內(nèi)更小、更復(fù)雜的設(shè)計，并將補償各種光學(xué)像差，包括色差，”倪說。