激光网 1 月 18 消息，超透镜已被用于对组织的微观特征进行成像，并解析小于光波长的细节。现在他们正在变得更大。
哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院的研究人员开发了一种直径为10厘米的玻璃超透镜，可以高分辨率地对太阳、月亮和遥远的星云进行成像。它是首款可采用传统CMOS制造技术批量生产的可见光波长的全玻璃、大规模超透镜。
该研究发布在ACS Nano上。
“使用最先进的半导体代工工艺在前所未有的大型平面透镜上精确控制数百亿纳米柱尺寸的能力是一项纳米制造壮举，为空间科学和技术开辟了令人兴奋的新机遇，”罗伯特·华莱士应用物理学教授和文顿·海耶斯电气工程高级研究员费德里科·卡帕索说。
大多数平面超透镜使用数百万个柱状纳米结构来聚焦光线，其大小约为一块闪光片。2019 年，Capasso 和他的团队使用一种称为深紫外投影光刻的技术开发了一种厘米级超透镜，该技术投射并形成可直接蚀刻到玻璃晶圆上的纳米结构图案，从而消除了以前超透镜所需的耗时的写入和沉积过程。
DUV 投影光刻通常用于对智能手机和计算机的硅芯片中的细线和形状进行图案化。Joon-Suh Park是SEAS的前研究生，目前是Capasso团队的博士后研究员，他证明该技术不仅可以用于大规模生产超透镜，还可以增加其在虚拟现实和增强现实中的应用尺寸。
但是，在天文学和自由空间光通信中使超透镜更大提出了一个工程问题。
“光刻工具有一个很大的局限性，因为这些工具用于制造计算机芯片，因此芯片尺寸限制在不超过20到30毫米，”该论文的共同第一作者Park说。“为了制造直径为100毫米的镜头，我们需要找到一种方法来克服这个限制。
Park和团队开发了一种技术，使用DUV投影光刻工具将几种纳米柱图案拼接在一起。通过将透镜分成 25 个部分，但考虑到旋转对称性，仅使用象限的七个部分，研究人员表明，DUV 投影光刻可以在几分钟内将 187 亿个设计的纳米结构图案化到 10 厘米的圆形区域上。
该团队还开发了一种垂直玻璃蚀刻技术，可以创建蚀刻到玻璃中的高纵横比、光滑的侧壁纳米柱。
“使用相同的DUV投影光刻技术，人们可以在更大的玻璃直径晶圆上生产大直径，像差校正超光学器件，甚至更大的透镜，因为相应的CMOS代工工具在行业中越来越可用，”Soon Wei Daniel Lim说，他是SEAS的博士后研究员，也是该论文的共同第一作者。
Lim 在全面模拟和表征大规模制造过程中可能出现的所有制造错误以及它们如何影响超透镜的光学性能方面发挥了主导作用。
在解决了可能的制造挑战后，研究人员展示了超透镜在天体成像方面的力量。
将超透镜安装在带有彩色滤光片和相机传感器的三脚架上，Park和团队登上了哈佛科学中心的屋顶。在那里，他们拍摄了太阳、月亮和北美星云，这是天鹅座的一个暗淡星云，距离地球约2590光年。
“我们能够获得非常详细的太阳，月亮和星云图像，这些图像可与传统镜头拍摄的图像相媲美，”Capasso实验室的研究生，该论文的合著者Arman Amirzhan说。
仅使用超透镜，研究人员就能够对与同一天拍摄的NASA图像相同的太阳黑子簇进行成像。
该团队还证明，该镜头可以承受暴露在极热、极冷和太空发射期间发生的强烈振动中，而不会造成任何损坏或光学性能损失。
由于其尺寸和整体玻璃成分，该镜头还可用于远程电信和定向能量传输应用。
