西安光機(jī)所在太赫茲消色差超透鏡研究獲新進(jìn)展

近日，瞬態(tài)光學(xué)與光子技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在太赫茲頻段可變焦消色差超透鏡領(lǐng)域獲得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表于Journal of Science: Advanced Materials and Devices（IF = 7.38）。論文第一作者為博士生江曉強(qiáng)，通訊作者為范文慧研究員。

超透鏡是一種二維平面透鏡結(jié)構(gòu)，具有體積小、重量輕、易于集成等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對太赫茲波振幅、相位、偏振等參量的靈活調(diào)控，有望解決天然材料在太赫茲頻段電磁響應(yīng)不足而導(dǎo)致的效率低、體積大等問題。近年來，消色差超透鏡由于能夠有效消除寬頻帶成像產(chǎn)生的色差問題而受到廣泛關(guān)注。然而，如何在實(shí)現(xiàn)寬頻帶消色差的同時(shí)，賦予超透鏡連續(xù)變焦的能力，仍然是目前亟待解決的難題。

針對此問題，研究團(tuán)隊(duì)首先基于Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體材料銻化銦（InSb）設(shè)計(jì)了性能優(yōu)異的單元結(jié)構(gòu)。隨后，研究團(tuán)隊(duì)采用幾何相位和傳輸相位相結(jié)合的方式，巧妙設(shè)計(jì)超透鏡單元結(jié)構(gòu)的排布方式與空間取向，采用單層超透鏡實(shí)現(xiàn)了太赫茲波的寬頻帶聚焦，有效消除了色差現(xiàn)象。進(jìn)一步地通過改變器件工作溫度，進(jìn)而調(diào)控器件單元結(jié)構(gòu)的相位補(bǔ)償范圍，實(shí)現(xiàn)了焦距736.25 μm （NA =0.62）至 861.02 μm（NA =0.56）的連續(xù)變焦。本研究成果為設(shè)計(jì)多功能消色差超透鏡提供了一種新思路，有望進(jìn)一步拓展太赫茲頻段超透鏡在顯微成像和內(nèi)窺鏡等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。

連續(xù)變焦消色差超透鏡工作示意圖 西安光機(jī)所范文慧研究員帶領(lǐng)的太赫茲光子學(xué)與表面微納智造團(tuán)隊(duì)已在超寬頻譜太赫茲波產(chǎn)生與探測、超快太赫茲波譜成像與應(yīng)用、太赫茲頻段超材料與超表面功能器件等領(lǐng)域開展持續(xù)研究并取得一定突破。相關(guān)研究成果陸續(xù)發(fā)表于Angewandte Chemie - International Edition、Carbon、Journal of Science: Advanced Materials and Devices、Optics Letters、Optics Express、Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy、Nanomaterials等國際知名期刊，獲得了國內(nèi)外同行的廣泛認(rèn)同。 論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jsamd.2023.100560

審核編輯 ：李倩