1.什么是超透鏡？

超透鏡利用介電表面上的亞波長“超原子”圖案來控制入射光。具體而言，超原子圖案會改變入射光束的相位分布，從而導致光束彎曲（重定向）。超原子是微小的納米級結構，具有不同的形狀和大小，其在透鏡上的位置是任意的，旨在控制光的相互作用。雖然超透鏡中的“透鏡”一詞意味著這些元件能夠像傳統(tǒng)透鏡一樣用于聚焦光線，但業(yè)界一直使用超透鏡這個術語來涵蓋相位控制所提供的廣泛功能。

為了實現這種相位控制，超透鏡需要在超原子的折射率和周圍材料的折射率之間實現較大差異。超透鏡的材料取決于相關應用的目標波長范圍，其中，材料吸收應當盡可能小，并且制造技術能夠滿足特征尺寸要求。例如，硅通常被認為可用于激光雷達傳感器等近紅外（IR）應用，而對于二氧化鈦、氮化鎵和氮化硅，則可考慮將其用于可見波長范圍內的攝像頭應用。

2.超透鏡的制造

制造方法將決定超透鏡設計中可能使用的超原子圖案。目前的制造方法包括：

①.電子束光刻技術

利用聚焦電子束在基板上創(chuàng)建納米級圖案，在納米制造中提供了卓越的精度以及多功能性。這種方法主要用于研究應用，因為它不適用于超透鏡的大規(guī)模生產。

②.DUV光刻技術

利用深紫外線（DUV）光將復雜的圖案轉印到感光材料上。這使其成為半導體制造中用于高分辨率圖案的關鍵技術。

③.納米壓印光刻技術

涉及將帶有預定義納米結構的模具壓制到基板上。這為高精度納米級圖案復制提供了一種經濟高效且可擴展的方法。

上述所有方法都支持在曲面XY平面中靈活定義超原子圖案，但它們對Z軸方向變化的支持能力有限。因此，許多當前的超透鏡設計都是基于二元形狀，其中的超原子圖案在Z軸上是均勻的，但在XY平面上是任意的。

此外，制造方法還會影響超透鏡材料的選擇。例如，光刻制造適合使用半導體制造中常用的硅或其它材料。納米壓印光刻技術還會使用不同類型的UV或熱固化環(huán)氧樹脂。

總之，超透鏡為低成本大規(guī)模制造帶來了挑戰(zhàn)，因為它們將用于相位控制的小特征尺寸以及用于數值孔徑/光束尺寸的大尺寸相結合。我們仍處于超透鏡制造的早期階段，因此尚不了解某些材料系統(tǒng)或制造流程能否提供半導體和光子集成電路（PIC）行業(yè)所實現的規(guī)模經濟。然而，在某些應用領域，相對于傳統(tǒng)光學元件而言，使用薄型超透鏡的優(yōu)勢可能超過其成本挑戰(zhàn)，特別是與先進技術（如醫(yī)療內窺鏡）的系統(tǒng)成本相比。

3.超透鏡的應用

在任何需要減小系統(tǒng)中光學元件的尺寸和重量的情況下，超透鏡都有用武之地。其中包括用于自動駕駛汽車和面部識別系統(tǒng)中的3D傳感的激光雷達、內窺鏡和顯微鏡等醫(yī)療設備、紅外和機器視覺攝像頭等監(jiān)控系統(tǒng)、手機攝像頭、CMOS圖像傳感器及AR/VR設備等顯示和成像系統(tǒng)以及全息圖。