想象一下,用超薄平板代替笨重的透镜和镜子来操控光线。这就是超表面的前景,超表面是一种纳米结构技术,可以以前所未有的方式扭曲和弯曲光线。

超表面具有巨大潜力的微型技术

超表面是由精心设计的纳米结构组成的人工工程表面,每个纳米结构都小于光的波长。通过控制这些微小结构的几何形状和排列,科学家可以创建超表面,精确控制二维界面上光波的幅度、相位和偏振。

这种对光特性的前所未有的控制开启了传统光学以前无法实现的大量潜在应用。

在《光:先进制造》杂志发表的一篇新评论文章中,来自中国的研究人员讨论了与元器件制造兼容的纳米制造技术,包括无掩模和掩模光刻。他们探讨了当前制造方法的局限性,并提出了克服先进纳米光子应用挑战的解决方案。

传统的光学元件(例如透镜和棱镜)使用庞大的结构和精确的曲率来操纵光线。另一方面,超表面在很小的尺寸和复杂性下实现了类似的光学壮举。它们提供了一种扁平、超薄、轻巧的替代方案,为更紧凑和集成的设备铺平了道路。

超表面的潜在应用涵盖广泛的领域,包括光束控制和聚焦、全息和三维成像、偏振控制和分析、奇异光束生成、生物医学成像和传感以及光学隐身。

虽然超表面具有巨大的潜力,但其制造和集成仍面临挑战。大规模高精度低成本制造超表面仍是一大难题。此外,要充分发挥其微型化潜力,需要解决当前超表面设备对笨重部件的依赖。

世界各地的研究人员正在积极应对这些挑战,探索创新的纳米制造技术和集成策略。超表面的未来将带来一个前所未有的光利用和操控的世界,从而为光学、通信、传感、成像等领域带来革命性进步。