光操纵技术的联姻

光操纵技术的联姻

研究人员首次将两种广泛应用于光通信、生物成像和光探测和测距(激光雷达)系统的技术集成在一起,这些系统扫描了自驾汽车和卡车的周围环境。

图片说明:这幅图像提出了一种基于平板透镜的一个metasurface特写(方形)集成到一个MEMS扫描仪。MEMS器件与metalenses整合将有助于操纵光传感器结合高速动态控制及波前精确的空间操纵的优势。这张照片是用阿贡国家实验室纳米材料中心的光学显微镜。 

在美国能源部(DOE)之间的协同努力,阿贡国家实验室和哈佛大学,研究人员成功地制作一个metasurface通过透镜在微电子机械系统(MEMS)平台。其结果是一种新的红外光聚焦系统,它结合了这两种技术的最佳特性,同时减小了光学系统的尺寸。

metasurfaces可以在纳米结构的工作如镜。这些metalenses最先由Federico Capasso,哈佛的应用物理学教授Robert L. Wallace和他在哈佛的约翰A保尔森工程学院和应用科学(海洋)。这些透镜正在迅速找到应用,因为它们比现有的镜片薄得多,体积也小,可以用与制造计算机芯片相同的技术制造。MEMS,与此同时,小的机械装置,是由微小的、可移动的镜子。

这些设备是当今许多技术的关键。他们已经成为科技的普及和被用于激活汽车空气袋智能手机的全球定位系统的一切,”丹尼尔·洛佩斯说,Nanofabrication和设备组组长阿贡国家实验室纳米材料中心,美国能源部科学办公室用户设施。

洛佩兹,卡帕索和四位共同作者描述了他们是如何制作和测试他们的新装置在APL光子学的一篇文章,题为“基于MEMS技术的动态metasurface镜头”。该装置测量直径900微米和10微米的厚度(人的头发大约是50微米厚)。

协同工作的不断进行,进一步发展了两种技术的新应用是阿贡国家实验室纳米材料中心进行的,海洋和哈佛纳米系统中心,这是国家纳米技术协调基础设施的一部分。

在技术融合的光学系统,MEMS反射镜反射光的扫描,metalens重点没有额外的光学元件如透镜聚焦的需要。,阿贡/哈佛团队克服是将两种技术不损害性能的挑战。

最终的目标将是制作所有元件的光学系统的微机电系统,用于制造电子今天同样技术的光源和metasurface基础光学。

“从原理上讲,光学系统可以像信用卡一样薄,”洛佩兹说。

MEMS器件上的这些透镜可以推进用于引导自驾车的激光雷达系统。目前的激光雷达系统,扫描的障碍,在他们的近距离,相比之下,几英尺的直径。

洛佩兹说:“你需要特殊的、体积大、体积大的镜片,你需要机械物体来移动它们,这是缓慢而昂贵的。”。

“这一成功整合metalenses和MEMS,其高度兼容的技术可能会带来更高的速度和敏捷性的光学系统,以及前所未有的功能,”卡帕索说。

这项工作也得到了空军科学研究办公室、国家科学基金会和新加坡科学技术和研究机构的国家科学奖学金的支持。

关于阿贡国家实验室

阿贡国家实验室试图压制民族问题在科学和技术解决方案。全国第一个国家实验室,阿贡进行领先的基础和应用科学的几乎所有学科的科学研究。阿贡国家实验室的研究人员密切合作,从企业、高校、研究人员和联邦数百,州和市政机构帮助他们解决具体问题,推进美国的科学领导和准备迎接美好的未来。来自60多个国家的员工,阿贡是管理的UChicago阿贡,LLC为科学系美国能源部。

关于美国能源部科学办公室

美国能源部的科学办公室是美国自然科学基础研究的最大支持者,正致力于解决我们这个时代最紧迫的一些挑战。

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