新华社华盛顿2018年10月9日电，薄如纸张的眼镜片、不凸起的手机镜头、微型医学成像工具……美国哥伦比亚大学应用物理学副教授Nanfang Yu领导的研究团队近日研制出一种只有1微米厚的超薄平面透镜，有望大幅降低光学器件的尺寸和重量。相关成果在一篇于10月3日发表在《Light: Science & Applications》期刊上的新论文中得到了详细描述。论文显示，这种由“超像素”构成的平面透镜比普通纸张还要薄。这些像素均小于光的波长，能不同程度延迟光波通过透镜的时长,从而实现传统透镜的功能。
不同颜色的光通过不同介质和结构时速度不一样,因此复色光通过棱镜会分解成单色光，这种现象被称为光的色散。由于这种现象的存在,普通透镜无法同时聚焦不同颜色的光，目前大部分相机等成像系统通过堆叠多层透镜来解决色差的问题,但这增加了摄像摄影器材的复杂性和重量。
研究团队采用具有复杂纳米结构的“超像素”，使用半导体制造工艺,首次实现可将拥有任何偏振态的各色光波聚焦于一点的平面透镜,其成像性能可与一流的复杂透镜系统相当。
研究人员说，这种平面透镜可依托类似制造电脑芯片的晶圆代工方式大规模生产,且产品质量高、成本低，避免了传统透镜生产中的浇注、打磨、抛光等昂贵、耗时的制作步骤。他们希望这种轻薄的平面透镜能替代厚重的传统透镜，就像早年平面彩电取代显像管电视机那样。
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论文链接：Sajan Shrestha, Adam C. Overvig, Ming Lu, Aaron Stein and Nanfang Yu. Broadband Achromatic Dielectric Metalenses. Light: Science & Applications, 2018; DOI: 10.1038/s41377-018-0078-x
原文下载：http://aap.nature-lsa.cn:8080/cms/accessory/files/AAP-s41377-018-0078-x.pdf