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新方法成功將超透鏡成像分辨率提高一個(gè)量級(jí)
超透鏡是一種利用納米結(jié)構(gòu)來聚焦光線的平面透鏡,具有超輕超薄的結(jié)構(gòu)和出色光學(xué)性能,被人們寄予替代傳統(tǒng)光學(xué)透鏡的厚望。20日,記者從國家納米科學(xué)中心獲悉,香港大學(xué)、國家納米科學(xué)中心和英國帝國理工學(xué)院等單位的研究人員密切合作,開發(fā)出一種合成復(fù)頻波方法,成功將超透鏡的成像分辨率提高了約一個(gè)量級(jí)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《科學(xué)》雜志。
2000年,英國帝國理工學(xué)院教授約翰·彭德里首次提出了超透鏡的概念,并預(yù)測其具有突破傳統(tǒng)光學(xué)成像分辨率極限的能力。緊接著,中國科學(xué)院外籍院士張翔團(tuán)隊(duì)構(gòu)建出新型銀-聚合物超透鏡,極大地推動(dòng)了超透鏡技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。自此以后,超透鏡研究成為光學(xué)領(lǐng)域的熱門課題。
經(jīng)過廣泛驗(yàn)證,利用極化激元材料和超構(gòu)材料構(gòu)筑的超透鏡,其成像分辨率能夠超越傳統(tǒng)光學(xué)透鏡成像分辨率的極限。然而,超透鏡在使用過程中的光學(xué)損耗,會(huì)嚴(yán)重限制其分辨率進(jìn)一步提升,進(jìn)而也限制了其發(fā)展應(yīng)用。
為解決這一難題,研究人員提出了一種實(shí)用的解決方案,可以顯著提高超透鏡的成像質(zhì)量。 “我們借助多頻率組合的復(fù)頻波方法來獲得虛擬增益,進(jìn)而抵消超透鏡的光學(xué)損耗。我們首先在理論上論證了這一方案的可行性。之后,我們進(jìn)一步借助微波頻段雙曲超構(gòu)材料的超透鏡實(shí)驗(yàn),對(duì)這一方案進(jìn)行了驗(yàn)證,驗(yàn)證的成像效果與我們的理論預(yù)期高度一致?!闭撐墓餐ㄓ嵶髡?、香港大學(xué)張霜教授解釋。
另外,研究人員還成功創(chuàng)制了一種光頻響應(yīng)的超透鏡?!拔覀儓F(tuán)隊(duì)近年來發(fā)現(xiàn),聲子極化激元具有超高的光場壓縮能力,可以極大增強(qiáng)光與物質(zhì)相互作用。因此,我們與港大合作團(tuán)隊(duì)深入研討后,創(chuàng)制了基于合成復(fù)頻波的碳化硅聲子極化激元光學(xué)超透鏡,成功將超透鏡的成像分辨率提升了約一個(gè)量級(jí),這將對(duì)光學(xué)成像領(lǐng)域產(chǎn)生巨大影響?!闭撐墓餐ㄓ嵶髡摺壹{米科學(xué)中心研究員戴慶說。
合成復(fù)頻波方法是一種克服光學(xué)系統(tǒng)損耗的有效手段,不僅在超透鏡成像領(lǐng)域有卓越的表現(xiàn),還可以擴(kuò)展到光學(xué)的其他領(lǐng)域。在論文共同通訊作者、香港大學(xué)校長張翔院士看來,這是一個(gè)優(yōu)美而普適的方法,可以拓展到其他波動(dòng)體系,如聲波、彈性波以及量子波等,以解決損耗問題。
編輯:馬嘉悅