近日，中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所瞬態(tài)光學(xué)與光子技術(shù)國家重點實驗室在太赫茲頻段可變焦消色差超透鏡領(lǐng)域取得新進展。相關(guān)研究成果發(fā)表在Journal of Science: Advanced Materials and Devices上。
超透鏡是一種二維平面透鏡結(jié)構(gòu)，具有體積小、重量輕、易于集成等特點，可實現(xiàn)對太赫茲波振幅、相位、偏振等參量的靈活調(diào)控，有望解決天然材料在太赫茲頻段電磁響應(yīng)不足而導(dǎo)致的效率低、體積大等問題。近年來，消色差超透鏡由于能夠有效消除寬頻帶成像產(chǎn)生的色差問題而備受關(guān)注。然而，如何在實現(xiàn)寬頻帶消色差的同時，賦予超透鏡連續(xù)變焦的能力，仍是目前亟待解決的難題。
研究團隊基于Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體材料銻化銦（InSb）設(shè)計了性能優(yōu)異的單元結(jié)構(gòu)。隨后，該團隊采用幾何相位和傳輸相位相結(jié)合的方式，巧妙設(shè)計超透鏡單元結(jié)構(gòu)的排布方式與空間取向，采用單層超透鏡實現(xiàn)了太赫茲波的寬頻帶聚焦，有效消除了色差現(xiàn)象。進一步，該研究通過改變器件工作溫度，進而調(diào)控器件單元結(jié)構(gòu)的相位補償范圍，實現(xiàn)了焦距736.25 μm （NA = 0.62）至 861.02 μm（NA = 0.56）的連續(xù)變焦。該成果為設(shè)計多功能消色差超透鏡提供了新思路，并有望進一步拓展太赫茲頻段超透鏡在顯微成像和內(nèi)窺鏡等領(lǐng)域的實際應(yīng)用。
