? ? ? 提到“超級”鏡頭，人們想到的可能是記者或者攝影愛好者手拿肩扛的“長槍短炮”，或者是顯微鏡甚至太空望遠鏡。上面無論哪一種，都需要一系列的曲面透鏡堆疊在一起以減少失真并解析出清晰的圖像，這也是為什么高功率顯微鏡這么大，長焦鏡頭這么長。這些曲面透鏡的加工精密度要求很高，還需要鍍膜，無論是相機發(fā)燒友的鏡頭還是科研設備顯微鏡，價格都極其昂貴。
今天介紹的“超級”鏡頭，卻不是曲面透鏡這種起源于19世紀的技術(shù)，而是真正的“超級鏡頭”。這種登上《Science》封面的“超級鏡頭”，發(fā)明者是美國哈佛大學的Federico Capasso教授團隊。他們使用高縱橫比的二氧化鈦納米陣列構(gòu)成“超表面”以控制其中光波相互作用的方式，得到了數(shù)值孔徑高達0.8的透鏡，可在可見光譜范圍內(nèi)高效率工作，實現(xiàn)亞波長分辨率成像。簡單點說，就是一個比一張紙還要薄的透鏡，可將圖像放大170倍，而且圖像質(zhì)量還和當前世界上最先進的光學成像系統(tǒng)相當。
“我們設計的平面透鏡具有高數(shù)值孔徑（NA = 0.8），這意味著它可以將光線聚焦到一個直徑小于光波長的點上，”Capasso實驗室的博后、本文共同第一作者Mohammadreza Khorasaninejad博士說，“透鏡聚焦光線的能力越強，得到圖像的分辨率就可能會越高?！?/div>
圖：通過”超級鏡頭“的光線被納米陣列聚集在一起。
Capasso教授說，“這項技術(shù)的革命性在于它可在可見光譜范圍內(nèi)工作，這意味著它有可能取代當今各種設備中的鏡頭，從顯微鏡到照相機和手機。”
這么強大的超級鏡頭，能不能大規(guī)模制造？價格會不會很高？這兩個問題決定了這種超級鏡頭的終極命運——是實驗室里的高科技玩具，還是真正改變世界的革命性突破。
圖：“超級鏡頭”實現(xiàn)的眼睛全息圖，眼睛的直徑大約0.5厘米。根據(jù)全息圖和“超級鏡頭”之間的距離，眼睛時而出現(xiàn)時而消失
很幸運，研究小組在選擇原材料和技術(shù)時已經(jīng)考慮到了這一點。他們所使用的二氧化鈦是一種廣泛使用的工業(yè)材料，制備容易，價格低廉。Capasso實驗室的博后、本文另一位共同第一作者Wei Ting Chen博士說，“普通鏡片需要精密研磨，任何曲率偏差，甚至組裝過程中任何失誤都會降低鏡頭的性能。”Capasso團隊所用的技術(shù)是電子束光刻和原子層沉積，在當今的電子產(chǎn)品制造業(yè)中算是標準的計算機芯片制造技術(shù)。Capasso教授說，“在不久的將來，現(xiàn)在那些生產(chǎn)微處理器和內(nèi)存芯片的工廠，將有希望以低成本大規(guī)模生產(chǎn)這種超級鏡頭?！?/div>
Khorasaninejad認為這種超小、超輕、超薄、柔性的超級鏡頭可以應用在很多方向，比如智能手機、相機、可穿戴設備、虛擬現(xiàn)實設備、科研設備等等，“想象一下它應用，可穿戴設備、柔性隱形眼鏡甚至太空望遠鏡，這都有可能?！?/div>
也許有一天，智能手機就可以當作顯微鏡，而隱形眼鏡可以當作望遠鏡，那將是個怎樣的世界？
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