Metalenses - platte oppervlakken die nanostructuren gebruiken om licht te focussen - staan ​​klaar om alles te revolutioneren, van microscopie tot camera's, sensoren, en weergaven. Maar tot nu toe, de meeste lenzen waren ongeveer zo groot als een stukje glitter. Hoewel lenzen van dit formaat goed werken voor sommige toepassingen, een grotere lens is nodig voor omstandigheden met weinig licht, zoals een beeldvormingssysteem aan boord van orbitale satellieten, en VR-toepassingen, waarbij de lens groter moet zijn dan een pupil.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers van de Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) hebben een volledig glazen, centimeter-schaal metalens in het zichtbare spectrum dat kan worden vervaardigd met behulp van conventionele chipfabricagemethoden.

Het onderzoek is gepubliceerd in Nano-letters .

"Dit onderzoek effent de weg voor zogenaamde wafer level camera's voor mobiele telefoons, waar de CMOS-chip en de metalenses direct op elkaar kunnen worden gestapeld met eenvoudige optische uitlijning omdat ze allebei plat zijn, " zei Federico Capasso, de Robert L. Wallace Professor of Applied Physics en Vinton Hayes Senior Research Fellow in Electrical Engineering bij SEAS en senior auteur van het artikel. "In de toekomst, hetzelfde bedrijf kan zowel de chip als de lenzen maken omdat beide gemaakt kunnen worden met dezelfde technologie:lithografie."

"Eerder, we waren niet in staat om massaproductie van metalenses op centimeterschaal bij zichtbare golflengten te bereiken, omdat we ofwel elektronenstraallithografie gebruikten, wat te tijdrovend is, of een techniek genaamd i-line stepper lithografie, die niet genoeg resolutie heeft om de vereiste structuren van subgolflengteformaat te vormen, " zei Joon-Suh Park, een doctoraat kandidaat bij SEAS en eerste auteur van de paper.

Om een ​​metalens op centimeterschaal massaal te produceren, de onderzoekers gebruikten een techniek genaamd deep-ultraviolet (DUV) projectielithografie, die vaak wordt gebruikt om zeer fijne lijnen en vormen in siliciumchips te patroon in alles, van computers tot mobiele telefoons. De techniek kan veel metalenses per chip produceren, elk gemaakt van miljoenen nanoschaalelementen met een enkele opname, zoals het maken van een foto.

De onderzoekers elimineerden de tijdrovende afzettingsprocessen die nodig waren voor eerdere metalenses door het nanostructuurpatroon rechtstreeks op een glasoppervlak te etsen.

Het is de eerste in massa geproduceerde, geheel van glas, centimeter-schaal metalens in het zichtbare spectrum.

Hoewel deze lens chromatisch is, wat betekent dat alle verschillende kleuren licht niet op dezelfde plek scherpstellen, de onderzoekers werken aan achromatische metalenses met grote diameter.