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超表面集成技术 | 驱动光学平台创新发展引擎

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原文信息




原文标题:“Integrated metasurfaces for re-envisioning a nearfuture disruptive optical platform” 

第一作者:Younghwan Yang, Junhwa Seong, Minseok Choi, Junkyeong Park

通讯作者:Junsuk Rho

   


在光学技术不断革新的当下,超表面作为亚波长人造微纳结构二维阵列,凭借远小于传统光学透镜的体积,实现对电磁波的灵活调控,成为光学领域的研究热点。


从核心组件集成来看,光源和探测器是手机相机、激光雷达等设备的关键。超表面与发射器、探测器集成后,大幅提升光学系统分辨率与效率,甚至可降低手机对大容量电池的依赖。例如,超表面与 VCSEL 芯片集成能构建特定光场分布,且二者与 CMOS 工艺兼容,便于商业晶圆级大规模制造。

   

超表面与VCSEL集成(来自原文)


在光提取效率优化方面,传统 LED 受封装层内反射影响,光提取效率受限。将无序银纳米颗粒超表面集成到商用 GaN LED,光提取效率可提升 1.65 倍,有效解决这一问题。  
   

超表面与LED集成(来自原文)


在显示领域应用上,超表面设计为反射镜嵌入 OLED 后,经反射相位优化,使腔体形成独立 RGB 谐振,不仅实现高像素密度,发光效率更是翻倍。其借助低成本纳米压印制造,有望应用于商用 VR/AR 显示器。

   

超表面与OLED集成(来自原文)


超表面与探测器的集成同样亮点十足。它既能聚焦入射光到感光区域,提高 CCD 效率,还能通过特殊设计过滤不匹配波长的入射光。

   
   

超表面与CCD集成(来自原文)


通过与超表面的集成,扩大 CCD 视场角。利用多孔径超表面实现的高分辨率广角成像,在 LiDAR 和 ToF 相机中具有广阔应用前景。  
   

超表面与CCD集成(来自原文)


在动态调控与复合集成方面,将 MEMS / 液晶与超表面结合,通过电驱动实现超表面单元状态的动态控制;与波导集成,则能实现导波到自由空间的耦合,达成多维全息等功能。这些集成方式,充分挖掘超表面潜力,为光学平台发展开辟新路径。  
   

超表面与MEMS集成(来自原文)

   

超表面与波导集成(来自原文)

   

超表面在AR/VR中的应用(来自原文)



OAS 光学软件的超表面设计功能非常便捷,该功能将构建更为高效、精准的超表面设计流程,进一步推动光学领域的发展。OAS 光学软件已在超表面设计中展现卓越效能,为科研人员和工程师提供技术保障。



来源:武汉二元科技

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首次发布时间:2025-05-31
最近编辑:2天前
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