光操纵技术的结合

研究人员首次整合了两种广泛应用于光通信，生物成像和光探测和测距(LIDAR)系统等应用的技术，这些系统扫描自动驾驶汽车和卡车的周围环境。

在美国能源部(DOE)阿贡国家实验室和哈佛大学的合作中，研究人员成功地在微电子机械系统(MEMS)平台上制作了一个基于表面的透镜。结果是一种新的红外光聚焦系统，它结合了两种技术的最佳特性，同时减小了光学系统的尺寸。

超颖表面可以在纳米尺度上构造，以像透镜一样工作。这些变元是由哈佛大学应用物理学教授罗伯特·L·华莱士和他在哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的团队Federico Capasso开创的。这些镜头正在迅速发现应用，因为它们比现有镜头更薄且体积更小，并且可以用与制造计算机芯片相同的技术制造。与此同时，MEMS是小型机械设备，由微小的可移动镜子组成。

“这些设备是当今许多技术的关键。它们已经在技术上普及，并已被采用，从激活汽车安全气囊到智能手机的全球定位系统，”阿尔贡纳纳米中心纳米制造和设备组负责人Daniel Lopez说。材料，DOE科学用户设施办公室。

Lopez，Capasso和四位合着者描述了他们如何在APL Photonics的一篇题为“基于MEMS技术的动态超曲面透镜” 的文章中制作和测试他们的新器件。该装置的直径为900微米，厚度为10微米(人发约为50微米厚)。

该合作正在进行的进一步开发这两种技术的新应用的工作是在Argonne的纳米材料中心，SEAS和哈佛纳米系统中心进行的，该中心是国家纳米技术协调基础设施的一部分。

在技​​术上合并的光学系统中，MEMS镜反射扫描光，然后元透镜聚焦，而不需要诸如聚焦透镜之类的附加光学元件。Argonne / Harvard团队克服的挑战是在不损害其性能的情况下整合这两种技术。

最终目标是制造光学系统的所有组件 - MEMS，光源和基于表面的光学 - 与当今制造电子产品的技术相同。

“那么，原则上，光学系统可以像信用卡一样薄，”洛佩兹说。

这些MEMS上的镜头设备可以推进用于引导自动驾驶汽车的LIDAR系统。相比之下，目前的LIDAR系统扫描其紧邻的障碍物，直径为几英尺。

“你需要特定的，大而笨重的镜头，而你需要机械物体来移动它们，这是缓慢而昂贵的，”洛佩兹说。

“第一次成功整合metalenses和MEMS，通过其高度兼容的技术实现，将为光学系统带来高速和灵活性，以及​​前所未有的功能，”Capasso说。