今天的光學(xué)系統(tǒng) - 從智能手機(jī)相機(jī)到尖端顯微鏡 - 使用的技術(shù)自1700年代中期以來(lái)沒(méi)有太大變化。1730年左右發(fā)明的復(fù)合鏡片可以校正色差，使鏡頭在不同的光點(diǎn)聚焦不同波長(zhǎng)的光。雖然有效，但這些多材料鏡片體積大，價(jià)格昂貴，并且需要精密拋光或模塑以及非常小心的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)。現(xiàn)在，哈佛大學(xué)約翰·保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(SEAS)的一組研究人員問(wèn)：現(xiàn)在不是升級(jí)的時(shí)候嗎?

SEAS研究人員開(kāi)發(fā)了一種所謂的元校正器，這是一種納米結(jié)構(gòu)的單層表面，可以校正可見(jiàn)光譜中的色差，并可以整合到商業(yè)光學(xué)系統(tǒng)中，從簡(jiǎn)單的鏡頭到高端顯微鏡。該元校正器消除了整個(gè)可見(jiàn)光譜中商用透鏡的色差。該設(shè)備還可用于超復(fù)雜物鏡，最多可使用14個(gè)傳統(tǒng)鏡頭，用于高分辨率顯微鏡。

這項(xiàng)研究在Nano Letters中有所描述。

“我們的元校正技術(shù)可以與傳統(tǒng)的折射光學(xué)元件協(xié)同工作，以提高性能，同時(shí)顯著降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和占地面積，適用于各種大批量應(yīng)用”，應(yīng)用物理學(xué)教授Robert L. Wallace教授Federico Capasso說(shuō)。和Vinton Hayes SEAS電氣工程高級(jí)研究員和論文的高級(jí)作者。

在之前的研究中，Capasso和他的團(tuán)隊(duì)證明，間隔表面，間隔小于一個(gè)波長(zhǎng)的納米柱陣列，可以用來(lái)控制光的相位，幅度和偏振，并使新的超緊湊光學(xué)器件，包括平面透鏡。該研究使用相同的原理來(lái)調(diào)節(jié)和控制每個(gè)納米柱的有效折射率，使得所有波長(zhǎng)由元校正器帶到相同的焦點(diǎn)。

“你可以想象光在不同的速度下以不同的速度傳播，因?yàn)樗诩{米柱中傳播。我們?cè)O(shè)計(jì)了納米柱，使所有這些包同時(shí)到達(dá)焦點(diǎn)并具有相同的時(shí)間寬度，”魏婷說(shuō)。 Chen，SEAS應(yīng)用物理研究助理和論文的第一作者。

“使用元校正器與傳統(tǒng)的像差校正方法根本不同，例如級(jí)聯(lián)折射光學(xué)元件或使用衍射元件，因?yàn)樗婕凹{米結(jié)構(gòu)工程，”SEAS研究生兼該研究的共同作者Alexander Zhu說(shuō)。“這意味著我們可以超越鏡頭的材料限制并獲得更好的性能。”

接下來(lái)，研究人員旨在提高高端和微型光學(xué)設(shè)備的效率。

哈佛大學(xué)的技術(shù)開(kāi)發(fā)辦公室保護(hù)了與該項(xiàng)目相關(guān)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并正在探索商業(yè)化機(jī)會(huì)。