新型液晶超透镜提供电动变焦

康奈尔大学应用​​与工程物理学院和三星先进技术学院的研究人员创造了首创的超材料透镜——一种超材料透镜，可以使用电压进行聚焦，而不是机械地移动其组件。

概念验证为一系列紧凑型变焦镜头打开了大门，可用于许多成像应用，如卫星、望远镜和显微镜，传统上使用弯曲透镜聚焦光线，使用机械部件进行调整。在某些应用中，由于空间、重量或尺寸方面的考虑，移动传统玻璃或塑料镜头来改变焦距是不切实际的。

超透镜是纳米天线或谐振器的平面阵列，厚度不到一微米，用作聚焦装置。但直到现在，一旦制造出超透镜，它的焦距就很难改变，根据化学学会期刊Nano Letters上详细介绍这项研究的论文的第一作者和博士生 Melissa Bosch 的说法。

这项创新是三星和康奈尔研究人员合作开发的，涉及将超透镜与成熟的液晶技术相结合，以定制超透镜的局部相位响应。这使研究人员能够通过改变施加在设备上的电压以受控方式改变元透镜的焦点。

“这种组合正如我们所希望和预测的那样成功，”在应用和工程物理学教授、该论文的资深作者根纳迪·什维茨 (Gennady Shvets) 实验室工作的博施说。“它产生了一个超薄、电动可调的镜头，能够连续变焦和高达 20% 的总焦距偏移。”

据博世称，三星研究人员希望开发用于增强现实眼镜的技术。她看到了许多其他可能的应用，例如替换卫星、航天器、无人机、夜视镜、内窥镜和其他优先考虑节省空间和重量的应用上的光学镜头。

Shvets 实验室的博士后助理兼该论文的通讯作者马克西姆·谢尔巴科夫 (Maxim Shcherbakov) 表示，过去十年，研究人员在将液晶与纳米结构结合方面取得了进展，但没有人将这一想法应用于镜片。现在该小组计划继续该项目并改进原型的能力。

“例如，”Shcherbakov 说，“这种镜头在单一波长下工作，红色，但当它可以在整个色谱中工作时会更有用——红色、绿色、蓝色。”

康奈尔研究小组现在正在使用现有平台作为起点开发多波长变焦版本的超透镜。

“其他波长的优化过程与红色非常相似。在某些方面，最困难的步骤已经完成，所以现在只需在已经完成的工作的基础上进行，”博世说。

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