| gangzi0801 |
2024-06-18 22:53 |
消色差超透鏡的設(shè)計(jì)
光學(xué)超透鏡相比于傳統(tǒng)的幾何透鏡不僅光學(xué)性能優(yōu)異，并且體積小、可集成度高，在未來的便攜式小型化設(shè)備例如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡、手機(jī)鏡頭等應(yīng)用上前景廣闊。 RP9~n)h~b
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對(duì)于傳統(tǒng)的幾何透鏡而言，一般通過改變透鏡的幾何形狀對(duì)波前進(jìn)行重塑，成像的色差普遍來源于透鏡的材料色散。 ;b 'L2
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在由傳統(tǒng)的幾何透鏡組成的光學(xué)系統(tǒng)中，可以級(jí)聯(lián)兩個(gè)或者三個(gè)單透鏡進(jìn)行正負(fù)色散的補(bǔ)償來消除色差，然而這也會(huì)使得成像系統(tǒng)變得復(fù)雜并且其體積難以壓縮。對(duì)超透鏡而言，不同波長(zhǎng)的光通過單個(gè)超原子會(huì)積量不同的相位，并且不同波長(zhǎng)出射后形成的相位面一般而言是不相同的，所以會(huì)聚焦在空間的不同位置從而產(chǎn)生色差。 6Z;D`X,5
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為了消除超透鏡的成像色差，研究人員做了很多努力。從原理上而言，相位變化可控的微納米超原子為控制色差提供了新的機(jī)制，為了實(shí)現(xiàn)聚焦，只需使得在光經(jīng)過透鏡不同位置處的相位變化滿足下面的關(guān)系式： C-H6l6,
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其中，x, y表示相對(duì)于透鏡中心圖片的空間坐標(biāo)，圖片表示焦距，圖片表示對(duì)應(yīng)坐標(biāo)處的相位。由于超原子相位的變化是波長(zhǎng)依賴的，如果要實(shí)現(xiàn)無色差的聚焦，則需要保證每一個(gè)空間坐標(biāo)處的相位都可以獨(dú)立控制。 ,v#3A7"yW
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然而，對(duì)一個(gè)超原子而言，通過改變幾何尺寸雖然可以較為輕松地針對(duì)某個(gè)特定波長(zhǎng)產(chǎn)生理想的相位，但是當(dāng)波長(zhǎng)改變時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生滿足其他波長(zhǎng)需要的相位則具有很大的挑戰(zhàn)性。 \OkJX_7
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總體而言，這是一個(gè)多目標(biāo)優(yōu)化的問題，需要足夠多的結(jié)構(gòu)自由度，這也對(duì)超原子的設(shè)計(jì)提出了新的要求。目前，在消色差超透鏡的研究方面，主要分為兩類，即波長(zhǎng)分立式的消色差超透鏡和連續(xù)帶寬式的消色差超透鏡。
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