賓夕法尼亞州立大學(xué)電子工程副教授倪興杰(中)正在操作一個(gè)傳統(tǒng)的望遠(yuǎn)鏡鏡頭。在前景中，金屬電子工程研究生張莉丹拿著比這小得多、透鏡南京外圍（外圍模特）微信180-4582-8235誠(chéng)信外圍，十年老店更平、工程更緊湊的中首metalens樣機(jī)。Credit: Jeff Xu/Penn State
（神秘的次拍地球uux.cn）據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)（by Mariah R. Lucas, Pennsylvania State University）：天文學(xué)家和業(yè)余愛(ài)好者都知道，望遠(yuǎn)鏡越大，攝月成像能力越強(qiáng)。球表為了保持動(dòng)力，扁平餅同時(shí)簡(jiǎn)化其中一個(gè)笨重的金屬南京外圍（外圍模特）微信180-4582-8235誠(chéng)信外圍，十年老店組件，賓夕法尼亞州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的透鏡研究小組制造了第一臺(tái)超薄、緊湊的工程metalens望遠(yuǎn)鏡，能夠?qū)b遠(yuǎn)的中首物體成像，包括月球。次拍
金屬透鏡由微小的攝月天線狀表面圖案組成，可以聚焦光線以放大遠(yuǎn)處的物體，與傳統(tǒng)的曲面玻璃透鏡相同，但它們的優(yōu)勢(shì)是平坦。盡管過(guò)去已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了毫米寬的小型金屬透鏡，但研究人員將透鏡的直徑擴(kuò)大到了8厘米，或大約4英寸寬，使其有可能用于大型光學(xué)系統(tǒng)，如望遠(yuǎn)鏡。他們?cè)凇都{米快報(bào)》上發(fā)表了他們的方法。
“傳統(tǒng)的相機(jī)或望遠(yuǎn)鏡鏡頭有一個(gè)不同厚度的曲面，在中間和較薄的邊緣有一個(gè)凸起，這導(dǎo)致鏡頭笨重，”通訊作者賓夕法尼亞州立大學(xué)電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)副教授倪興杰說(shuō)。“金屬透鏡在透鏡上使用納米結(jié)構(gòu)，而不是曲率來(lái)塑造光線，這使它們能夠平放。”
倪說(shuō)，這是現(xiàn)代手機(jī)攝像頭鏡頭從手機(jī)機(jī)身伸出的原因之一:鏡頭的厚度占用空間，盡管它們看起來(lái)很平，因?yàn)樗鼈冸[藏在玻璃窗后面。
金屬透鏡通常使用電子束光刻技術(shù)制造，這涉及到將聚焦的電子束掃描到一塊玻璃或其他透明基板上，以逐點(diǎn)創(chuàng)建類似天線的圖案。然而，電子束的掃描過(guò)程限制了可以制造的透鏡的尺寸，因?yàn)閽呙杳總€(gè)點(diǎn)是耗時(shí)的并且產(chǎn)量低。
為了制造更大的透鏡，研究人員采用了一種被稱為深紫外(DUV)光刻的制造方法，這種方法通常用于生產(chǎn)計(jì)算機(jī)芯片。
“DUV光刻法是一種高通量和高產(chǎn)量的工藝，可以在幾秒鐘內(nèi)生產(chǎn)出許多計(jì)算機(jī)芯片，”倪說(shuō)。“我們發(fā)現(xiàn)這是一種制造金屬透鏡的好方法，因?yàn)樗试S更大的圖案尺寸，同時(shí)仍然保持小細(xì)節(jié)，這使得透鏡能夠有效地工作。”
研究人員用他們自己的新程序修改了這種方法，稱為旋轉(zhuǎn)晶片和縫合。研究人員將制造金屬透鏡的晶片分成四個(gè)象限，再進(jìn)一步分成22乘22毫米的區(qū)域——比標(biāo)準(zhǔn)郵票還小。他們使用康奈爾大學(xué)的DUV光刻機(jī)，通過(guò)投影透鏡將圖案投影到一個(gè)象限，然后旋轉(zhuǎn)90度再次投影。他們重復(fù)旋轉(zhuǎn)，直到所有四個(gè)象限都形成圖案。
“這一過(guò)程具有成本效益，因?yàn)橛捎诮饘偻哥R的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，包含每個(gè)象限的圖案數(shù)據(jù)的掩模可以重復(fù)使用，”倪說(shuō)。"這降低了該方法的制造和環(huán)境成本."
隨著金屬透鏡尺寸的增加，處理圖案所需的數(shù)字文件變得非常大，這將需要DUV光刻機(jī)花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間來(lái)處理。為了克服這個(gè)問(wèn)題，研究人員使用數(shù)據(jù)近似值并通過(guò)引用非唯一數(shù)據(jù)來(lái)壓縮文件。
“我們利用一切可能的方法來(lái)減少文件的大小，”倪說(shuō)。“我們確定了相同的數(shù)據(jù)點(diǎn)并引用了現(xiàn)有的數(shù)據(jù)點(diǎn)，逐漸減少數(shù)據(jù)，直到我們有可用的文件發(fā)送到計(jì)算機(jī)來(lái)創(chuàng)建metalens。”
使用這種新的制造方法，研究人員開(kāi)發(fā)了一種單鏡頭望遠(yuǎn)鏡，并捕捉到了月球表面的清晰圖像——實(shí)現(xiàn)了比以前的金屬透鏡更高的物體分辨率和更遠(yuǎn)的成像距離。然而，在這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代相機(jī)之前，研究人員必須解決色差問(wèn)題，當(dāng)不同顏色的光進(jìn)入鏡頭時(shí)，會(huì)導(dǎo)致圖像失真和模糊。
“我們正在探索可見(jiàn)光范圍內(nèi)更小、更復(fù)雜的設(shè)計(jì)，并將補(bǔ)償各種光學(xué)像差，包括色差，”倪說(shuō)。
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