在鏡頭設計領域，材料科學家們取得了重大創(chuàng)新，成功研發(fā)了具有高數值孔徑、寬帶能力和偏振不敏感特性的消色差超薄透鏡（金屬透鏡）。這項由潘誠鋒領銜的新加坡和中國團隊所主導的突破性進展，可能對包括光場成像、生物分析、醫(yī)學和量子技術等多個領域產生深遠影響。這些通過3D打印的多層金屬透鏡提供了更強的光學控制能力，有可能徹底改變我們通過光學設備看待世界的方式。

突破數值孔徑與帶寬的權衡 迄今為止，在追求消色差金屬透鏡的過程中，科學家們發(fā)現了數值孔徑和帶寬之間的權衡，這限制了此類材料的性能。然而，潘誠鋒及其團隊提出了一種創(chuàng)新方法來設計具有高數值孔徑、寬帶和偏振不敏感的多層消色差金屬透鏡。他們的方法結合了拓撲優(yōu)化和全波長模擬，通過雙光子光刻技術反向設計了這些金屬透鏡。

寬帶成像性能 研究團隊成功展示了這些工程化結構在白光及紅、綠、藍窄帶照明下的寬帶成像性能。這一成就強調了3D打印多層結構在實現寬帶和多功能元器件方面的潛力。多層金屬透鏡與多層衍射透鏡的主要區(qū)別在于最小特征尺寸。

擴展金屬透鏡的性能 研究結果顯示，基于低折射率材料的堆疊超表面克服了單層平面光學的局限性。這種方法使團隊能夠擴展金屬透鏡的性能，使其具備寬帶功能，同時不影響高數值孔徑。這項研究發(fā)表在《科學進展》雜志上，標志著金屬透鏡發(fā)展的重要進步，為多功能寬帶光學元件和設備的新設計和制造方法提供了靈感。