近日,韓國浦項科技大學(xué)與全南科學(xué)大學(xué)的聯(lián)合研究團(tuán)隊成功設(shè)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(jié)果以《Bright-Field and Edge-Enhanced Imaging Using an Electrically Tunable Dual-Mode Metalens》為題發(fā)布在ACS Nano上。
雙超透鏡,可根據(jù)光偏振旋轉(zhuǎn)方向的變化,動態(tài)調(diào)整焦距位置
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(tǒng)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(yīng)對最近電子設(shè)備的小型化和輕量化設(shè)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(tuán)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(tài)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(jié)構(gòu)構(gòu)成。通過微調(diào)這些結(jié)構(gòu)的大小、形狀和旋轉(zhuǎn)方向等參數(shù),該團(tuán)隊成功設(shè)計了一種雙模成像超透鏡,能夠根據(jù)光偏振旋轉(zhuǎn)方向在法線模式和邊緣模式之間轉(zhuǎn)換。 該鏡頭可以通過調(diào)整施加在液晶 (LC) 層上的電壓來快速調(diào)整其焦距,從而在幾毫秒內(nèi)(毫秒是千分之一秒)實現(xiàn)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(tuán)隊采用氫化非晶硅作為納米結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)以可見光區(qū)域的最小損耗而聞名,因此在紅色、綠色和藍(lán)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(tuán)隊實現(xiàn)了高分辨率圖像的采集。
Junsuk Rho教授解釋說:“我們現(xiàn)在可以在生物成像等應(yīng)用中快速捕獲高分辨率圖像,包括細(xì)胞反應(yīng)和藥物篩選”。此外,他非常樂觀地說:“我希望這項創(chuàng)新能夠在各個領(lǐng)域得到實際應(yīng)用,包括智能手機、虛擬現(xiàn)實(VR)和增強現(xiàn)實(AR)設(shè)備以及固定LiDAR系統(tǒng)。” 這項工作由機械工程系和化學(xué)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(xué)(POSTECH)機械工程系的博士生Yeseul Kim和Joohoon Kim以及成均館大學(xué)量子生物物理研究所的Inki Kim教授領(lǐng)導(dǎo)。
審核編輯:彭菁
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原文標(biāo)題:雙超透鏡:根據(jù)光線條件在拍攝模式之間切換
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