據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，康奈爾大學(xué)應(yīng)用與工程物理學(xué)院和三星先進(jìn)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(jī)械地移動(dòng)元件，僅控制電壓就能實(shí)現(xiàn)變焦。

概念驗(yàn)證已為一系列緊湊型變焦透鏡打開了通往眾多成像應(yīng)用的大門，如衛(wèi)星、望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡。在過去，這些應(yīng)用的聚焦功能通常使用曲面鏡頭實(shí)現(xiàn)，而曲面鏡頭需要機(jī)械元件進(jìn)行調(diào)整。在某些應(yīng)用中，出于空間、重量或尺寸考慮，采用可動(dòng)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(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)期刊Nano Letters。根據(jù)論文第一作者M(jìn)elissa 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(xiàng)創(chuàng)新是三星和康奈爾大學(xué)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(duì)超透鏡的局部相位響應(yīng)進(jìn)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(diǎn)。

“這樣的組合正是我們所希望和預(yù)測(cè)的，”Bosch博士說，她工作于應(yīng)用和工程物理學(xué)教授、該論文高級(jí)作者Gennady Shvets的實(shí)驗(yàn)室，“這樣設(shè)計(jì)出的超透鏡可通過電壓調(diào)整實(shí)現(xiàn)連續(xù)變焦，總焦距變化高達(dá)20%?！?/p>

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

Shvets實(shí)驗(yàn)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(jìn)展，但沒人用于透鏡。現(xiàn)在，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃繼續(xù)推進(jìn)該項(xiàng)目，并提高原型的性能?！?/p>

Shcherbakov說：“透鏡工作在單一波長(zhǎng)如紅色波，但當(dāng)其能夠跨紅、綠、藍(lán)色譜工作時(shí)，將變得更有用?！?/p>

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

“其它波長(zhǎng)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(jìn)一步深挖?！盉osch博士說。

這項(xiàng)工作得到了三星先進(jìn)技術(shù)研究院全球研究外展項(xiàng)目的支持，也得到了康奈爾大學(xué)材料研究中心的支持，并得到了美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和美國(guó)海軍研究辦公室的資助。

編輯：jq