雙超透鏡：根據光線條件在拍攝模式之間切換

雙超透鏡，可根據光偏振旋轉方向的變化，動態調整焦距位置

近日，韓國浦項科技大學與全南科學大學的聯合研究團隊成功設計了一種雙透鏡，能夠使用單個鏡頭在不同的成像模式之間切換。研究結果以《Bright-Field and Edge-Enhanced Imaging Using an Electrically Tunable Dual-Mode Metalens》為題發布在ACS Nano上。

通常，在拍攝物體的過程中，會采用兩種不同的模式：一是正常模式，用于提取基本信息;二是邊緣模式，該模式僅專注于勾勒對象的輪廓。傳統上，這些模式需要單獨的鏡頭，每個鏡頭都有不同的焦點。然而，為了應對最近電子設備的小型化和輕量化設計的趨勢，研究人員一直在努力將這兩種模式集成到單個鏡頭中。

在這項研究中，該團隊使用超透鏡解決了這個問題，超透鏡可以通過電氣方式動態改變其焦點。這些超透鏡不考慮光的特性，由納米級的人造結構構成。通過微調這些結構的大小、形狀和旋轉方向等參數，該團隊成功設計了一種雙模成像超透鏡，能夠根據光偏振旋轉方向在法線模式和邊緣模式之間轉換。

該鏡頭可以通過調整施加在液晶 (LC) 層上的電壓來快速調整其焦距，從而在幾毫秒內(毫秒是千分之一秒)實現快速模式切換，與液晶切換的速度相匹配。

在這項研究中，該團隊采用氫化非晶硅作為納米結構，該結構以可見光區域的最小損耗而聞名，因此在紅色、綠色和藍色波長下，透鏡效率分別為 32.3%、31.7% 和 20.4%。通過在單個鏡頭中集成兩種不同的模式，該團隊實現了高分辨率圖像的采集。

Junsuk Rho教授解釋說：“我們現在可以在生物成像等應用中快速捕獲高分辨率圖像，包括細胞反應和藥物篩選”。此外，他非常樂觀地說：“我希望這項創新能夠在各個領域得到實際應用，包括智能手機、虛擬現實(VR)和增強現實(AR)設備以及固定LiDAR系統?！?/p>

這項工作由機械工程系和化學工程系的Junsuk Rho教授，人工智能研究生院的Trevon Badloe，浦項科技大學(POSTECH)機械工程系的博士生Yeseul Kim和Joohoon Kim以及成均館大學量子生物物理研究所的Inki Kim教授領導。

審核編輯 黃宇