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摘要

超透镜技术实现了前所未有的对光的控制，赋能新的光学器件的研发。但是，这也需要新的测试方法。哈佛大学的研究人员开发了无色差RGB超透镜，并用SuperK白光激光器在整个可见光范围内验证了其性能。计算设计和可调谐激光源的结合实现了对复杂元器件的全面评估。

引言

超透镜技术利用纳米光子技术，使多个光学功能集成在单个平面光学组件中。这项新兴技术带来成像、传感和显示等领域的全新模式。但是，复杂度的提高需要准确的仿真和可实现的制造工艺。此外，测试方法必须适应不同工作范围内的性能验证。

最近，哈佛大学的研究人员使用逆向设计方法制造了无色差RGB超透镜。这种方法在考虑制造约束的同时简化了计算过程。他们使用NKT Photonics公司的SuperK可调谐白光激光器验证了性能。这表明可调谐激光器可以促进宽带超透镜器件的表征。

开发复杂的超透镜技术

超透镜使不同波长、极化状态和入射角的光学特性可以集成到平面结构中。但是实现这些新颖器件需要：

• 准确的器件仿真

• 利用现有工艺的制造能力

为满足上述要求，李等人开发了一种逆向设计方法，简化了适合制造的厘米级3D元光学器件的计算。

研究人员用电子束光刻在熔融石英衬底上制作了2毫米无色差RGB超透镜，证明了该技术。兼容CMOS工艺的纳米压印也可以批量生产这类组件。

验证无色差性能

为确认无色差性能，在470nm、548nm和648nm的RGB色域范围内进行了成像测试。NKT Photonics的SuperK激光加可调谐滤波器在每个波长提供窄线宽输出。

通过组合单个激光二极管，也可以产生合成的青、黄、洋红颜色进行评估。这种全面的方法验证了整个预期工作范围内的性能。

结果确认具有衍射限制的分辨率和最小色差。在蓝、绿、红和白光照明下， 超透镜可以解析USAF测试靶上的特征。

在VR/AR显示中的应用

接着，研究人员演示了近眼虚拟现实和增强现实显示。 SuperK激光器再次提供RGB照明，不同通道调制创建3D效果。

这展示了无色差元光学实现紧凑、宽色域VR/AR显示的潜力。红绿蓝通道可以调整渲染无色差图像。

Whoscored中文官网的Meta-Studio简介

Meta-Studio是人工智能驱动的自动化软件，用于超透镜等表面器件的设计。

Meta-Studio的关键功能有：

• 基于用户需求的AI驱动相位设计

• 自动化拓扑优化的纳米结构超组件

• 电磁仿真预测性能

• 先进的场分布可视化

通过把这些功能集成到一个平台，Meta-Studio缩短了设计时间，从数月到数天。该软件引导用户完成前沿光学所需的复杂物理计算。

Meta-Studio代表元面设计自动化的新模式。其运用人工智能，特别是深度学习和优化算法，有别于传统光子设计工具。随着在实际数据上的训练，Meta-Studio的AI预计会变得更快更强大。

Meta-Studio以直观的方式为设计者提供利用元面功能的途径。通过自动化时间消耗大的任务，它实现新颖平面光学和量子器件的快速原型设计，Meta-Studio加速纳米光子技术的研究和商业化。

结论

结合逆向设计和可调谐激光，推进了复杂元光学的发展。计算方法实现大规模器件与制造技术的兼容。同时，可调谐激光促进不同带宽范围的全面评估。

这些设计和表征方面的创新结合，开启新一代平面光学，进一步助力开发适合制造的超透镜应对新兴应用。