现在是平板光学的时候了

188金宝搏备用网址应用材料的最新进展平面光学开放式创新工作坊召集顶尖的学术和行业专家回答两个主要问题:1)超表面的应用有哪些,使其与传统光学不同;2)该技术离商业成熟有多近?在本博客中,我们将重点介绍研讨会的主要经验,并解释为什么Applied对平板光学的未来感到兴奋。但首先,快速入门。

什么是平面光学?

传统光学是基于光学元件中光的折射和反射,这些光学元件的尺寸远远大于它们所操纵的光的波长。平面光学的显著特点是使用了现在正在使用的纳米级元件阵列小于光的波长它们控制(见图1)。总之,这些元件可以弯曲和操纵光线,以模仿传统光学的功能,但重要的是,还可以产生全新的功能。

图1:传统光学元件与平板光学元件的区别在于元件尺寸与光的波长有关。
图1:传统光学元件与平板光学元件的区别在于元件尺寸与光的波长有关。

“平面光学是一个充满机会的领域。这是一种非常不同的引导光和使光产生我们从未想象过的技巧和事情的方式,因为它们在体光学中是不可能的,”他说Stephen Forrest教授.

有哪些应用程序?

平板光学的研究开始于对块状光学功能的替换和小型化,但这只是冰山一角。随着研究的继续,除了小型化笨重的玻璃透镜外,还出现了新的可能性,包括偏振成像、生物传感、汽车光束控制以及平面相机中的扩展焦深透镜。

在替代传统镜片方面,,费德里科·卡帕索教授在研讨会上讨论了如何使用多层超表面的巧妙设计来实现多个离散波长的透镜化,例如在RGB透镜中。范志刚教授展示了如何在机器学习算法中设置几何边界约束来设计制造可行的元曲面。除了基本的透镜,平面光学将使我们能够在新型小尺寸相机中成像光的频率和振幅以及偏振、角动量和相位。

描述成像以外的应用,Arka Majumdar教授解释了平面光学作为基于硬件的边缘检测层如何帮助加速机器学习。其他例子包括:,Andrea Alu教授断言元表面如何为增强现实应用塑造光波阵面;Andrei Faraon教授说明作为安全应用关键的设计元光学;和詹妮弗·迪翁教授将metasurfaces描述为各种生物标记物的高灵敏度和廉价传感器的平台技术。

上面列出的所有应用都是使用无源元件完成的;然而,平板光学最令人兴奋的方面之一是它与活性材料的兼容性。Harry Atwater教授马克·布朗格斯玛教授展示了超表面材料的主动控制如何实现激光雷达、激光诱导荧光、全息显示、添加剂制造和新型科学仪器的组件。

平板光学是否达到商业可行性?

188金宝搏备用网址应用材料,通过CTO办公室和应用风险投资的资金,正利用其在纳米级材料、高通量设备设计和过程控制方面的专业知识,帮助推动平板光学技术进入各种批量市场。

Forrest教授说:“Applied可以在许多层面发挥作用,但我认为他们真正带来的是,当今世界上很少有公司能够开发出在纳米尺度上控制材料的工艺。”。

与传统硅相比,平板光学面临着不同的材料挑战,从使用玻璃基板到不同的加工顺序和光刻要求,能够结合设计构建合适的工艺非常重要。

基于超表面的光学器件的独特特性正引起新公司和大公司越来越多的兴趣,为平板光学器件在整个商业化价值链中的潜力提供了证据。受邀参加研讨会的初创公司展示了几个引人注目的应用,从Brelyon展示的完全沉浸式全息显示器到TunOptix展示的混合平板光学机器学习相机系统。正在走出初创阶段的PlanOpSim公司正在创建一个软件平台,使metasurface设计能够为业界所用。但不仅仅是初创企业;微软首席光学架构师伯纳德·克雷斯(Bernard Kress)展示了平板光学技术如何应用于增强现实耳机等消费产品中的复杂系统。

研究不再专注于基本构件;实验室、初创公司和应用材料等大公司已经开始超越平板光学领域,探索平板光学可以开启的领域。188金宝搏备用网址

令人振奋的前景

这次研讨会最大的收获是:现在是平板光学的时候了。史蒂夫·布兰克教授他是精益启动方法的发明者,他将平板光学的采用与晶体管进入计算世界的主力军和驱动力进行了比较。正如70年前固态晶体管取代了真空管技术,创造了无法想象的应用一样,平板光学有潜力取代传统元件,并开辟新的可能性。退房这些视频听取布兰克教授和其他研讨会参与者对平板光学的更多评论。

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