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阿尔贡国家实验室联合哈佛大学开发出基于MEMS芯片的超等透镜

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哈佛大学联合阿尔贡国家实验室开发出凭据MEMS芯片的超等透镜
集成在MEMS扫描器上的凭据超外表技术的平面透镜(超等透镜),左图为扫描电镜图片,右图为光学显微成像图片。在MEMS器材上集成超等透镜,将有助于整合高速动态操控和准确波阵面空间操控优势,打造光操控新模型
现在,透镜技术在各个领域都获得了长足的生长,从数码相机到高带宽光纤,再到激光干预仪引力波天文台 LIGO的仪器设备等。现在,使用规范的盘算机芯片制作技术开发出了一种新的透镜技术
,或将取代古板曲面透镜杂乱的多层结构和几许结构。
与古板曲面透镜差别,凭据超外表光学纳米资料的平面透镜相对更轻。当超外表亚波长纳米结构组成某种重复图纹时,它们便能够模仿能够折射光线的杂乱曲度,可是体积更小,聚光才华更强,一起还能削减失真。不过,大部分这种纳米结构器材都是静态的,功效性有限。
据麦姆斯咨询报导,超等透镜技术开辟者——美国哈佛大学使用物理学家Federico Capasso,和MEMS技术前期开发者——美国阿尔贡国家实验室纳米制作和器材小组卖力人Daniel Lopez,他们俩来了一番脑筋风暴,为超等透镜增加了运动操控才华,例如快速扫描和光束操控才华,或将开辟超等透镜新使用。
Capasso和Lopez联手开发了一款器材,在MEMS上集成了中红外光谱超等透镜。他们将该研究结果宣布在了本周的《APL Photonics》期刊上。
MEMS是一种结合微电子和微机械的半导体技术,在盘算机和智能手机中能够找到,包括传感器、执行器和微齿轮等机械微结构。MEMS现在险些无处不在,从智能手机到汽车宁静气囊、生物传感器材以及光学器材等,MEMS能够凭借典范盘算机芯片中的半导体技术完成制作。
Lopez说:“在一个硅芯片上高密度集成数千个独立操控的MEMS透镜器材,能够完成光学领域史无前例的光操控和操作。”
研究人员在一块SOI绝缘体上硅(2微米顶部器材层、200纳米埋葬氧化层以及600微米衬底层)上,接纳规范光刻技术制作了这款超外表透镜。然后,他们将这款平面透镜与一个MEMS扫描器(实质上是一个偏转光线用于高速光路长度调制的微镜)的中心平台对齐,经过聚集细小铂片将它们牢固在一起,终究将该平面透镜装配在MEMS扫描器上。
“我们这款集成超外表透镜的MEMS原型器材,能够经过电操控改动平面透镜的旋转角度,在几度规模内进行焦点扫描,” Lopez介绍说,“别的,这款集成超外表平面透镜的MEMS扫描器看法验证产品,还能够扩展至可见光及其它光谱规模,开辟更广泛的潜在使用,例如凭据MEMS的显微体系、全息和投影成像、LiDAR(激光雷达)扫描器和激光打印等。”
在静电驱动情况下,其MEMS平台可操控两个正交轴偏向的透镜运动角度,使平面透镜在每个偏向约9度规模内进行焦点扫描。 研究人员预计,其聚集功率约为85%。
“这种超等透镜在未来能够使用半导体技术完成大规模量产,或将在广泛的使用领域取代古板型透镜,”Capasso弥补说。


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