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江苏激光联盟导读：
来自日本东京农工大学的研究人员为大家展示了云纹超材料可以调制聚焦的长度在一个宽广的范围内进行调节，这一调节范围比以前任何时候都要大。云纹超镜片是一种微小图案镜片,由人造的超原子所组成。
来自东京农工大学的研究人员报道了一个演示实验，展示了云纹超透镜的特性，该超级透镜具有宽广的焦距调节范围，可以从负焦距到正焦距的范围进行调节，其调节的方式为通过一个波长为900nm的相互的角度旋转来实现的。该云纹超级透镜是在由非晶的硅八角柱所制造的高对比度透射元原子所组成的，该高对比度的投射元原子设计成具有极化不敏感和完全的 2π相位覆盖的特点。制造的云纹超级透镜呈现出的可调节的焦距范围为 ±1.73 – ±5 mm，这一范围同在相互旋转的角度为 ±90 °，光功率范围为±578 – ±200 m−1比较相吻合。
为了保证这一超级镜片够薄和结构足够紧凑以满足理想的应用场合,诸如MEMS器件，他们具有一个非常有限的焦距调节范围.聚焦焦距的长度值放大的视觉视野和强度,这主要由镜片的形状所决定。
云纹超材料创建宽聚焦调节长度范围的镜头的工作原理示意图
凸透镜具有正的聚焦长度和将光纤聚焦在一个点上，凹透镜具有负的聚焦长度，具有将光进行发散的作用。如果组合在一起，他们就会制造出一个更加完整清晰的图像，同各个调节聚焦的长度从负焦距到正焦距变化，这一操作有点像超透镜(metalens)的紧凑操作，依据东京农工大学的Kentaro Iwami教授的观点，是有点困难的，Kentaro Iwami教授是该大学的机械系统系教授。
云纹超透镜的基本原理
聚焦长度测量的实验装置
Iwami说到：我们观察到宽的聚焦长度可以从凹透镜到凸透镜进行调节，这一调节通过旋转的云纹超透镜来实现。
研究人员发展的由具有高对比度人工元原子材料所组成的超透镜，该超透镜由非晶的硅八角柱所组成。他们通过覆盖一个超透镜在另外一个超透镜之上并旋转他们来实现超透镜的模式，使得他们可以使用红外的光来调节棱镜的聚焦长度。
研究人员打算通过调节一个可见光的波长来展示宽广的聚焦长度的调节能力，提高透镜的质量，最终目标是实现超紧凑的影像系统。
超透镜吸引了人们的极大兴趣，这是因为超透镜非常薄以及超级轻，并且可以用作超紧凑的影像系统，如将来的智能手机，视觉现实眼镜或微型机器人等。
这一研究成果发表在在光学期刊《Optics Express》上。
tips：
为虚拟现实和增强现实开创新可能：超级透镜（metalens）可将彩虹的所有颜色聚焦在一个点
Capasso研究团队在2018年开发出了首个可以将整个可见光谱（包括白光）以高分辨率聚焦在同一个点上的单一透镜。这在传统透镜中只能通过叠加来实现。该项突破性研究以题为“A broadband achromatic metalens for focusing and imaging in the visible”发表在Nature Nanotechnology上。
这个扁平的超透镜（metalens）是第一个可以将包括白光在内的整个可见光谱，聚焦在同一点且具有高分辨率的单镜头。它用二氧化钛纳米薄膜阵列均匀的聚焦光的波长并消除色差。
2016年 | 哈佛大学关于超级透镜的研究荣登Science封面
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文章来源：Demonstration of focal length tuning by rotational varifocal moiré metalens in an ir-A wavelength，Optics Express Vol. 28, Issue 24, pp. 35602-35614 (2020) •https://doi.org/10.1364/OE.411054,Kentaro Iwami/TUAT.
参考资料：1.Chen, W.T., Zhu, A.Y., Sanjeev, V. et al. A broadband achromatic metalens for focusing and imaging in the visible. Nature Nanotech 13, 220–226 (2018). https://doi.org/10.1038/s41565-017-0034-6
2.Fan, ZB., Qiu, HY., Zhang, HL. et al. A broadband achromatic metalens array for integral imaging in the visible. Light Sci Appl 8, 67 (2019). https://doi.org/10.1038/s41377-019-0178-2
3.Metalenses at visible wavelengths: Diffraction-limited focusing and subwavelength resolution imaging，Science 03 Jun 2016:Vol. 352, Issue 6290, pp. 1190-1194，DOI: 10.1126/science.aaf6644
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