Ultrakompakt metalens mikroskopi bryder FOV -begrænsninger

Stræben efter en stadig højere billedopløsning i mikroskopi er kombineret med stigende krav til kompakt portabilitet og høj kapacitet. Selvom billeddannelsen er forbedret, konventionelle mikroskoper lider stadig af omfangsrige, tunge elementer og arkitekturer forbundet med brydningsoptik. Metalenses tilbyder en løsning:de er ultratynde, ultralet, og flad, og drage fordel af masser af nyere forskning, der har forbedret deres effektivitet, FOV, og polarisationsfunktioner.

Ifølge Tao Li, professor i teknik og anvendt videnskab ved Nanjing University, "En ultrakompakt metalmetal til billeddannelse vil miniaturisere og endda revolutionere konventionelle optiske enheder." På trods af alt det igangværende arbejde med at forbedre metalenses, de fleste forskergrupper bruger dem som en erstatning for konventionelle brydningslinser i konventionelle optiske indstillinger. For metallinser at bevæge sig mod den virkelige verden, det er vigtigt at lære at integrere metalenses i ultrakompakte optiske enheder.

I jagten på et kompakt integreret mikroskopsystem, Li's team monterede et metal på en CMOS-billedsensor for at lave en prototype af en billedbehandlingsenhed i møntstørrelse. Som rapporteret i Avanceret fotonik , deres metal-integrerede billeddannelsesenhed (MIID) udviser en ultrakompakt arkitektur med en fungerende billeddannelsesafstand i hundredvis af mikrometer. Ved hjælp af en simpel billedsømningsproces, de er i stand til at opnå bredfeltmikroskopbilleddannelse med stor FOV og høj opløsning.

Lommemikroskopsystem

MIID-prototypen involverer en millimeterstørrelse siliciummetaller i et veldesignet 6 x 6-array. På trods af integrationen af ​​flere objektiver, billedafstand er stadig relativt lille (~ 500 um), fordi hver enkelt linse har en størrelse på omkring 200 um. Ifølge forfatterne, den kan udvides til centimeters skala for at dække hele CMOS -sensoren.

Metalens array, som er en polarisationsmultiplexer, har to forskellige faseprofiler svarende til to cirkulære lyspolarisationer. Ifølge Li, dette arrangement sikrer fjernelse af blinde områder.

Forfatterne håber, at den nye MIID -prototype indvarsler en ny æra af lommemikroskopsystemet. De erkender, at billedpræstationerne skal forbedres og foreslår en række forskellige tilgange, såsom vedtagelse af materialer med lavt tab som GaN og SiN. De forudser fortsatte fremskridt inden for mikroskopi baseret på metateknologi i fremtiden.