康奈爾大學與工程物理學院和三星聯(lián)合開發(fā)出可變焦液晶超透鏡

據(jù)麥姆斯咨詢報道，康奈爾大學應用與工程物理學院和三星先進技術(shù)研究院的研究人員首創(chuàng)出一款全新可變焦液晶超透鏡，這是一種超材料透鏡，無需機械地移動元件，僅控制電壓就能實現(xiàn)變焦。

概念驗證已為一系列緊湊型變焦透鏡打開了通往眾多成像應用的大門，如衛(wèi)星、望遠鏡和顯微鏡。在過去，這些應用的聚焦功能通常使用曲面鏡頭實現(xiàn)，而曲面鏡頭需要機械元件進行調(diào)整。在某些應用中，出于空間、重量或尺寸考慮，采用可動的傳統(tǒng)玻璃透鏡或塑料透鏡來改變焦距，完全不適用。

相關(guān)研究成果發(fā)布在美國化學學會期刊Nano Letters。根據(jù)論文第一作者Melissa Bosch博士生介紹，超透鏡是一種納米天線或諧振器的平面陣列，厚度不到一微米，可作為聚焦元件。但直到現(xiàn)在，超透鏡制備完成后，其焦距就很難改變。論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.1c00356。

這項創(chuàng)新是三星和康奈爾大學研究人員合作開發(fā)的成果。他們將超透鏡與成熟的液晶技術(shù)相結(jié)合，對超透鏡的局部相位響應進行“量體裁衣”。從而允許研究人員通過改變施加在器件上的電壓，以可控方式改變超透鏡的焦點。

“這樣的組合正是我們所希望和預測的，”Bosch博士說，她工作于應用和工程物理學教授、該論文高級作者Gennady Shvets的實驗室，“這樣設計出的超透鏡可通過電壓調(diào)整實現(xiàn)連續(xù)變焦，總焦距變化高達20%?！?/p>

據(jù)Bosch博士稱，三星的研究人員希望為AR（增強現(xiàn)實）眼鏡開發(fā)這種技術(shù)。而她認為還會有更多可能的應用，尤其是將節(jié)省空間和減輕重量視為重要因素的應用，例如衛(wèi)星、航天器、無人機、夜視鏡、內(nèi)窺鏡和其它應用的光學鏡頭。

Shvets實驗室的博士后助理、該論文的通訊作者Maxim Shcherbakov說，“在過去的十年里，研究人員在結(jié)合液晶與納米結(jié)構(gòu)方面取得了進展，但沒人用于透鏡?，F(xiàn)在，該團隊計劃繼續(xù)推進該項目，并提高原型的性能?！?/p>

Shcherbakov說：“透鏡工作在單一波長如紅色波，但當其能夠跨紅、綠、藍色譜工作時，將變得更有用。”

康奈爾研究小組正以現(xiàn)有研發(fā)平臺為起點，開發(fā)多波長超透鏡的迭代版本。

“其它波長的優(yōu)化方式與紅色波非常相似。從某種意義上講，最艱難的一步已經(jīng)完成，所以現(xiàn)在只是基于已完成工作的進一步深挖?！盉osch博士說。

這項工作得到了三星先進技術(shù)研究院全球研究外展項目的支持，也得到了康奈爾大學材料研究中心的支持，并得到了美國國家科學基金會和美國海軍研究辦公室的資助。

編輯：jq