Wafer-Thin Metalens使用纳米技术将玻璃吹出水面

物理学很快就可以用相机上薄薄的“metalenses”替换那些庞大，沉重的玻璃镜片 - 这种材料采用显微镜设计，可以将光线聚焦在传统镜头重量和尺寸的一小部分上。

研究人员1月1日在“ 自然纳米技术 ”杂志上报道说，哈佛大学工程学院的一个团队设计了一个几乎可以聚焦整个可见光范围的元透镜。以前的metalenses可能只关注窄色波长或可见光谱之外的波长。

当光线穿过玻璃时，构成光线的不同波长(颜色)会以不同的速率变慢。这导致它们穿过玻璃的路径以不同方式弯曲或衍射，从而使它们分离。将一束白光穿过棱镜，这种效果会使彩虹从另一端迸发出来。这对镜头制造商提出了挑战; 单个聚焦元件将投影具有从红色到紫色的颜色的图像，从而击中胶片或传感器上的不同点。

因此，现代相机镜头使用许多不同的玻璃元素来校正和反转这种效果，将不同波长的光线推回到一个焦点上 - 甚至不能完美地工作; 许多摄影师都知道购买昂贵镜头的痛苦只是为了在他们的照片中找到主体周围的紫色条纹。所有那些玻璃，矫正像差的体积都会变得沉重。

metalens采用不同的方法聚焦光线。metalens不使用玻璃的衍射特性，而是使用纳米鳍片 - 通常由二氧化钛制成的微小结构 - 将波长弯曲到metalens焦点。

但是，在过去，metalenses可以一次仅弯曲一个波长，或者在更高级的情况下，可视光谱的窄带。新创建的metalens通过在单个表面上组合调谐到不同波长的纳米片，几乎使整个光谱成为光谱。

然而，哈佛材料并没有完全集中人眼可以看到的全部范围。根据美国国家航空航天局的数据，健康的眼球对大约380纳米的波长，震撼的紫罗兰色，大约700纳米，深红色的波长做出反应。根据研究人员的说法，哈佛的metalens覆盖了470纳米(粗体蓝色)到680纳米(仍然是一个非常深的红色)，并且可以作为概念证明，这种类型的metalenses可以很快覆盖整个视觉范围。

Metalenses在与传统玻璃竞争之前还有其他挑战需要克服。最重要的一个：决议，根据期刊文章。到目前为止，所展示的metalenses与其最好的玻璃竞争对手相比并不是特别敏锐。但是，随着技术的进步，它可以解决这一局限。

Metalenses可能不会很快降落在商店货架上，但它们即将到来。