近日，中國科學院西安光學精密機械研究所瞬態(tài)光學與光子技術國家重點實驗室在太赫茲頻段可變焦消色差超透鏡領域取得新進展。相關研究成果發(fā)表在Journal of Science: Advanced Materials and Devices上。

超透鏡是一種二維平面透鏡結構，具有體積小、重量輕、易于集成等特點，可實現(xiàn)對太赫茲波振幅、相位、偏振等參量的靈活調控，有望解決天然材料在太赫茲頻段電磁響應不足而導致的效率低、體積大等問題。近年來，消色差超透鏡由于能夠有效消除寬頻帶成像產生的色差問題而備受關注。然而，如何在實現(xiàn)寬頻帶消色差的同時，賦予超透鏡連續(xù)變焦的能力，仍是目前亟待解決的難題。

研究團隊基于Ⅲ-Ⅴ族半導體材料銻化銦（InSb）設計了性能優(yōu)異的單元結構。隨后，該團隊采用幾何相位和傳輸相位相結合的方式，巧妙設計超透鏡單元結構的排布方式與空間取向，采用單層超透鏡實現(xiàn)了太赫茲波的寬頻帶聚焦，有效消除了色差現(xiàn)象。進一步，該研究通過改變器件工作溫度，進而調控器件單元結構的相位補償范圍，實現(xiàn)了焦距736.25 μm （NA = 0.62）至 861.02 μm（NA = 0.56）的連續(xù)變焦。該成果為設計多功能消色差超透鏡提供了新思路，并有望進一步拓展太赫茲頻段超透鏡在顯微成像和內窺鏡等領域的實際應用。

連續(xù)變焦消色差超透鏡工作示意圖