Het streven naar een steeds hogere beeldresolutie in de microscopie gaat gepaard met een groeiende vraag naar compacte draagbaarheid en een hoge doorvoer. Hoewel de beeldprestaties zijn verbeterd, conventionele microscopen hebben nog steeds last van de omvangrijke, zware elementen en architecturen geassocieerd met refractieve optica. Metalenses bieden een oplossing:ze zijn ultradun, ultralicht, en plat, en profiteren van veel recent onderzoek dat hun efficiëntie heeft verbeterd, gezichtsveld, en polarisatiefunctionaliteiten.

Volgens TaoLi, hoogleraar techniek en toegepaste wetenschappen aan de Nanjing University, "Een ultracompacte metalens voor beeldvorming zal conventionele optische apparaten miniaturiseren en zelfs revolutioneren." Ondanks al het lopende werk om metalenses te verbeteren, de meeste onderzoeksgroepen gebruiken ze als vervanging voor conventionele refractieve lenzen in conventionele optische instellingen. Voor metalenses om over te gaan naar toepassing in de echte wereld, het is belangrijk om te leren hoe metalenses te integreren in ultracompacte optische apparaten.

Bij het nastreven van een compact geïntegreerd microscoopsysteem, Li's team monteerde een metalens op een CMOS-beeldsensor om een ​​prototype te maken van een beeldvormingsapparaat ter grootte van een muntstuk. Zoals gemeld in Geavanceerde fotonica , hun metalens-geïntegreerde beeldvormingsinrichting (MIID) vertoont een ultracompacte architectuur met een werkende beeldafstand in de honderden micrometers. Met behulp van een eenvoudig proces voor het naaien van afbeeldingen, ze zijn in staat om wide-field microscoopbeeldvorming te verkrijgen met grote FOV en hoge resolutie.

Zakmicroscoop systeem

Het MIID-prototype omvat een silicium metalens van millimeterformaat in een goed ontworpen 6 x 6-array. Ondanks de integratie van meerdere lenzen, beeldafstand blijft relatief klein (~ 500 m) omdat elke afzonderlijke lens ongeveer 200 m heeft. Volgens de auteurs is het kan worden uitgebreid tot centimeterschaal om de hele CMOS-sensor te bedekken.

De metalens-array, wat een polarisatiemultiplexer is, heeft twee verschillende faseprofielen die overeenkomen met twee circulaire lichtpolarisaties. Volgens Li, deze opstelling zorgt voor de eliminatie van blinde gebieden.

De auteurs hopen dat het nieuwe MIID-prototype een nieuw tijdperk van het zakmicroscoopsysteem inluidt. Ze erkennen dat de beeldprestaties moeten worden verbeterd en stellen verschillende benaderingen voor, zoals het toepassen van verliesarme materialen zoals GaN en SiN. Ze anticiperen in de toekomst op voortdurende vooruitgang in microscopie op basis van metatechnologie.