Dispositivo di imaging integrato in Metalens, da Xu et al., doi 10.1117/1.AP.2.6.066004 Credito:Xu et al., doi 10.1117/1.AP.2.6.066004
La ricerca di una risoluzione di imaging sempre più elevata in microscopia è abbinata alla crescente domanda di portabilità compatta e produttività elevata. Sebbene le prestazioni di imaging siano migliorate, i microscopi convenzionali soffrono ancora dell'ingombro, elementi pesanti e architetture associate all'ottica rifrattiva. I Metalenses offrono una soluzione:sono ultrasottili, ultraleggero, e piatto, e beneficiare di molte ricerche recenti che hanno migliorato la loro efficienza, campo visivo, e funzionalità di polarizzazione.
Secondo Tao Li, professore di ingegneria e scienze applicate all'Università di Nanchino, "Un metallo ultracompatto per l'imaging miniaturizzare e persino rivoluzionare i dispositivi ottici convenzionali". Nonostante tutto il lavoro in corso per migliorare i metalli, la maggior parte dei gruppi di ricerca li utilizza come sostituto delle lenti rifrangenti convenzionali in impostazioni ottiche convenzionali. Affinché i metalensi si muovano verso l'applicazione nel mondo reale, è importante imparare a integrare i metalenses in dispositivi ottici ultracompatti.
Alla ricerca di un sistema microscopio integrato compatto, Il team di Li ha montato un metalens su un sensore di immagine CMOS per creare un prototipo di un dispositivo di imaging delle dimensioni di una moneta. Come riportato in Fotonica avanzata , il loro dispositivo di imaging integrato nei metalli (MIID) presenta un'architettura ultracompatta con una distanza di imaging di lavoro nell'ordine di centinaia di micrometri. Utilizzando un semplice processo di cucitura dell'immagine, sono in grado di ottenere immagini al microscopio ad ampio campo con ampio FOV e alta risoluzione.
Sistema di microscopio tascabile
Il prototipo MIID coinvolge un silicio metallico di dimensioni millimetriche in un array 6 x 6 ben progettato. Nonostante l'integrazione di più obiettivi, la distanza di imaging rimane relativamente piccola (~500 μm) perché ogni singola lente ha una dimensione di circa 200 μm. Secondo gli autori, può essere esteso alla scala centimetrica per coprire l'intero sensore CMOS.
Imaging di MIID integrato con array di metalli a doppia fase multiplexato di polarizzazione (PMDP). (a) Distribuzione di fase dei metalli PMDP nel piano xy. I quadrati blu e rosso indicano rispettivamente la distribuzione di fase per le regioni LCP e RCP metalens. Le corrispondenti caselle tratteggiate mostrano il FOV limitato. (b) Immagine al microscopio ottico di un metallo PMDP con dimensioni di 200 μm. (c) Fotografia della matrice di metalli PMDP 6×6 fabbricata. (d) Fotografia del prototipo di MIID di dimensioni circa 3,5 cm × 3 cm × 2,5 cm. (f) Immagine cucita della tabella di risoluzione USAF 1951. Credito:Xu et al., doi 10.1117/1.AP.2.6.066004
L'array metalens, che è un multiplexer di polarizzazione, ha due diversi profili di fase corrispondenti a due polarizzazioni circolari della luce. Secondo Li, questa disposizione garantisce l'eliminazione delle zone cieche.
Gli autori sperano che il nuovo prototipo MIID annunci una nuova era del sistema di microscopi tascabili. Riconoscono che le prestazioni di imaging devono essere migliorate e suggeriscono una varietà di approcci, come l'adozione di materiali a bassa perdita come GaN e SiN. Anticipano in futuro i continui progressi della microscopia basati sulla meta-tecnologia.
