学术圈很火的 超材料、超表面、超透镜:什么时候可以代替传统透镜?

2024-04-30 17:58

本文主要是介绍学术圈很火的 超材料、超表面、超透镜:什么时候可以代替传统透镜?,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

我不是研究这个的,对这些也是了解不深,现在把自己理解的概念记录下来,帮自己理解,也省得自己忘记。

超:meta

超材料、超表面、超透镜之间的关系,我的理解应该是:超材料>超表面>超透镜 这样的包含关系。

超材料:

我的理解:结构很微小的材料,单一微小结构小于波长的级别,称之亚波长。这样的小的结构能够对电磁波进行调控。带有这样能调控电磁波的结构的材料。可以说单元结构任何小于波长的材料(大多是人为拼接微加工构造)都能称之为超材料。包含一维、二维、三维。

附上维基百科超材料文:Metamaterial), 拉丁语词根“meta-”表示“超出、另类”等含义。指的是一类具有特殊性质的人造材料,这些材料是自然界没有的。它们拥有一些特别的性质,比如让光、电磁波改变它们的通常性质,而这样的效果是传统材料无法实现的。超材料的成分上没有什么特别之处,它们的奇特性质源于其精密的几何结构以及尺寸大小。其中的微结构,大小尺度小于它作用的波长,因此得以对波施加影响[3][4][5]。 对于超材料的初步研究是负折射率超材料[6][7][8]。

超表面:

我理解:二维超材料。

附上百度百科:超表面是指一种厚度小于波长的人工层状材料。超表面可实现对电磁波偏振、振幅、相位、极化方式、传播模式等特性的灵活有效调控。 [1]  超表面可视为超材料的二维对应。

超透镜:

透镜作用:改变光相位,让分散的光重新汇聚,使得每个点发出的光的光程差一致。

玻璃透镜怎么实现:玻璃厚度上下不一致,弥补光程。如图。

而超透镜则如图。

两条光线在传播出来后产生了光程差。

所以超透镜要做的就是在不同位置设计不同的结构,来产生不同的初始相位来弥补后面的光程差。

即设计结构使得A、B两个点产生的初始相位差为 (L1 - L2)* n * 2 pi / λ 即可。

结构设计方法:

一般来讲,首先有一个基底,可见光常用SiO2,然后在基地上涂胶(常用PMMA),再进行电子束曝光,曝光的图案由自己提前设计好,曝光掉的图案就是最终需要的结构,再原子层沉积在上面生长新的材料(比如TiO2),最后光照或者去胶液等方法去掉剩下的PMMA,这时候基底上只留下了(TiO2)的微结构。

当然关键是要提前设计好 要曝光的结构,这个结构决定了超透镜的对光场调控的性质。

 

缺点:

透光率太低,估计只有百分之六七十。(普通透镜可99%以上)

面积无法做大,工艺等限制。

所以近期来看,很难商用。

 

 

 

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