Metalenses – platta ytor som använder nanostrukturer för att fokusera ljus – är redo att revolutionera allt från mikroskopi till kameror, sensorer, och visar. Men hittills, de flesta av linserna har varit ungefär lika stora som en bit glitter. Även om linser i denna storlek fungerar bra för vissa applikationer, en större lins behövs för svagt ljus, såsom ett bildsystem ombord på satelliter, och VR-applikationer, där linsen måste vara större än en pupill.

Nu, forskare vid Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) har utvecklat ett helt glas, centimeterskaliga metaller i det synliga spektrumet som kan tillverkas med konventionella spåntillverkningsmetoder.

Forskningen publicerades i Nanobokstäver .

"Denna forskning banar väg för så kallade wafer-nivåkameror för mobiltelefoner, där CMOS-chippet och metalenses kan staplas direkt ovanpå varandra med enkel optisk inriktning eftersom de båda är platta, sa Federico Capasso, Robert L. Wallace professor i tillämpad fysik och Vinton Hayes seniorforskare i elektroteknik vid SEAS och senior författare till artikeln. "I framtiden, samma företag kan tillverka både chipet och linserna eftersom båda kan göras med samma teknik:litografi."

"Tidigare, vi kunde inte uppnå massproduktion av metallen i centimeterskala vid synliga våglängder eftersom vi antingen använde elektronstrålelitografi, vilket är för tidskrävande, eller en teknik som kallas i-line stepper litografi, som inte har tillräckligt med upplösning för att mönstra de nödvändiga strukturerna i subvåglängdsstorlek, " sa Joon-Suh Park, en Ph.D. kandidat vid SEAS och första författare till uppsatsen.

Att massproducera metalens i centimeterskala, forskarna använde en teknik som kallas djup-ultraviolett (DUV) projektionslitografi, som vanligtvis används för att mönstra mycket fina linjer och former i silikonchips i allt från datorer till mobiltelefoner. Tekniken kan producera många metaller per chip, var och en gjord av miljontals element i nanoskala med en enda exponeringsbild, som att ta ett foto.

Forskarna eliminerade de tidskrävande deponeringsprocesserna som krävdes för tidigare metallener genom att etsa nanostrukturmönstret direkt på en glasyta.

Det är den första massproducerbara, helt i glas, centimeterskaliga metalens i det synliga spektrumet.

Även om detta objektiv är kromatiskt, vilket betyder att alla ljusets olika färger inte fokuserar på samma plats, forskarna arbetar med akromatiska metallenser med stor diameter.