基于As2Se3硫系玻璃的长波红外宽带消色差超构透镜的研究 - 硫系玻璃 | 宁波大学红外材料及器件实验室
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基于As2Se3硫系玻璃的长波红外宽带消色差超构透镜的研究
作者: irglass 时间: 2024-06-05 浏览:165 次

       近日,我室在利用As2Se3硫系玻璃实现聚焦状态动态可调的长波红外宽带消色差透镜研究方面取得新进展,研究成果发表在光学领域期刊Chinese Optics Letters上。论文具体信息为“Dynamic tunable LWIR achromatic metalens comprising all-As2Se3 microstructures, Chinese Optics Letters 22(6), 63602 2024”。宁波大学光电信息工程专业本科生贺志豪为论文第一作者,王炳霞助理研究员和沈祥研究员为本文共同通讯作者,宁波大学为唯一通讯单位。

       超构透镜是基于超构表面的光学成像器件,它具有平面化、体积小、成本低、易于集成等优点,被视为光学领域新的革命性技术。可见波段和近红外波段的消色像差超构透镜、级联型超构透镜以及超构透镜阵列的研究已经比较完备。长波红外(LWIR, 8mm -12mm)波段超构透镜的研究紧随其后。当前LWIR超构透镜主要采用硅和锗材料,但是相比硫系玻璃(如As2Se3)硅和锗具有更大的反射损耗、更低的温度稳定性和更高的价格。因此,本论文采用As2Se3圆柱和圆环柱微结构设计三种聚焦状态可调的LWIR宽带消色差超构透镜。

       超构透镜由内部圆形和外部圆环形子超构透镜构成,根据不同焦点处的点扩展函数(PSF1, PSF2)确定两个子超构透镜的面积(S1, S2)和理想相位分布(j1, j2),然后根据粒子群优化(PSO)算法设计超构透镜,如图1所示。结果表明,所设计超构透镜在9μm -11μm波长范围内实现了聚焦状态动态可调的消色差聚焦。本研究为设计紧凑型、具有增强景深和宽视场的高性能LWIR消色差超构透镜元件提供了新思路。

       该研究工作得到了国家自然科学基金青年基金项目、浙江省自然科学基金项目、浙江省科技厅重点研发项目等项目的资助。

       文章链接: http://dx.doi.org/10.3788/COL202422.063602

图1 PSO算法设计聚焦状态动态可调的LWIR消色差超构透镜示意图

图2 三种聚焦状态下的LWIR消色差聚焦及其聚焦效率