光学革命：新型超表面取代传统镜头！

光学革命：新型超表面取代传统镜头！

卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT) 的研究人员在 2025 年汉诺威工业博览会上展示了一种突破性的光学元件，它可以彻底改变光的控制。新系统克服了传统曲面透镜的局限性，传统曲面透镜通常体积庞大并且对光波的控制有限。这项创新将效率与纤薄设计相结合，使其成为众多应用的有前景的元件。

与具有宏观几何形状的传​​统透镜不同，新开发的超表面由称为超原子的微小结构元素组成，这些元素会影响亚波长尺度的光。研究人员表示，这些超表面能够精确控制光的相位、振幅和偏振。单个超表面可以替代多个光学元件，从而减小光学系统的整体尺寸。

应用多样

该领域进展的一个突出例子是 KIT 开发的光学衍射元光栅，其效率是传统衍射光栅的四倍。这种光栅对于光谱学、电信和激光系统的应用至关重要。在具有挑战性的条件下改进对光的控制可以为研究和工业应用开辟新的机会。

该研究小组已经确定了许多潜在的应用，包括摄像头、传感器、增强现实显示器、医学成像、机器人和自动驾驶。这些技术不仅可以提高性能，还可以显着减小系统尺寸并提高效率。

大规模生产的进展

超表面采用半导体行业先进的光刻和蚀刻技术制造，从而实现了这些创新组件的可扩展生产。 Dr. Falk Eilenberger, who heads the department for micro- and nanostructured optics at the Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOF, emphasizes that it is necessary to think beyond traditional lenses and mirrors.超表面通过纳米结构将其光学功能集中在表面上。

有趣的是，弗劳恩霍夫IOF的研究人员开发了一种直径为30厘米的超表面，适合工业应用。 Eilenberger强调，虽然他们不是超表面的发明者，但他们是第一个成功大规模演示这项技术的人。

这些进展清楚地证明了超表面塑造光学未来并从根本上改变我们使用光的方式的潜力。更多信息请参见 成套工具 以及关于 弗劳恩霍夫国际光学联合会 。