PCO助力光刻蝕相關技術的研究（3）：pco.panda成功用于使用深紫外投影光刻技術在可見光波長下的全玻璃Metalens
All-Glass, Large Metalens at Visible Wavelength Using Deep-Ultraviolet Projection Lithography
使用深紫外投影光刻技術在可見光波長下的全玻璃制大面積超透鏡
Joon-Suh Park, Shuyan Zhang, Alan She, Wei Ting Chen, Peng Lin, Kerolos M. A. Yousef, Ji-Xin Cheng, and Federico Capasso
DOI: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b03333
Nano Lett. 2019, 19, 12, 8673–8682
Publication Date: November 14, 2019
摘要翻譯
超透鏡是一種通過排列亞波長納米結構實現的平面透鏡，局部地向入射光傳遞透鏡狀的相移，由于其超薄、輕量化和可定制的特性，特別是在有效載荷非常重要的應用中，有望其替代折射光學器件。然而，為厘米級超透鏡制造高達數十億亞波長結構的要求可能會限制大型透鏡的尺寸可擴展性和批量生產。在這篇文章中，我們展示了使用深紫外（DUV）投影步進光刻技術制成的、能夠在可見光波長下聚焦和成像的、厘米級尺度的全玻璃制超透鏡。在這里，我們通過在4英寸的熔融石英晶片平臺上制造45個直徑為1厘米的超透鏡，來展示其尺寸可擴展性和大規模生產的潛力。該透鏡在可見光波長下的任何均勻偏振入射下均表現出受衍射極限限制的聚焦行為。超透鏡的性能通過斯特列爾比（SR）和調制傳遞函數（MTF）進行量化，然后將其與尺寸和焦距相似的商用折射球面和非球面單透鏡進行比較。我們使用擁有彩色像元的sCMOS相機和掃描成像技術進一步探究我們的超透鏡的成像能力，表明了這些超透鏡在虛擬現實（VR）設備或生物成像技術領域的潛在應用。
關鍵詞：超透鏡、超表面、DUV光刻、可見波波長、全玻璃
圖文節選（1）
除了各種超透鏡的特性外，我們還展示了采用兩種不同方法制作的1cm超透鏡的成像能力：AMOLED顯示器的直接成像和反射掃描成像，以展示超透鏡在不同成像技術中的應用。圖5a顯示了AMOLED顯示裝置的直接成像示意圖。我們首先在移動電話的AMOLED屏幕上提供圖像，并使用中繼透鏡收集和反轉屏幕上的圖像。然后，從中繼透鏡收集的圖像通過我們的1厘米超透鏡，并在放置在超透鏡焦平面附近的sCMOS彩色傳感器相機上形成圖像（有關詳細信息，請參閱方法部分）。圖5b展示了在AMOLED屏幕上顯示哈佛大學全彩徽標的圖像，圖5c則為彩色sCMOS相機上的圖像。盡管移動電話上的圖像是由紅色、綠色和藍色像素的組合形成的（圖S7b），但由于超透鏡存在色差，sCMOS相機僅對紅色入射的焦平面上可見的圖像進行成像。由于紅色AMOLED像元的帶寬有限，因此獲得的圖像模糊，色差仍然可見……哈佛標志的圖像顯示在AMOLED屏幕上（Galaxy Note 8，三星），并且屏幕大約位于無限校正管透鏡（TTL180-a，Thorlabs），即中繼透鏡的焦平面上。來自顯示器的準直光使用我們的超透鏡重新聚焦到sCMOS相機傳感器陣列（pco.panda 4.2，PCO Tech Inc.）。sCMOS相機放置在622 nm波長的近似焦平面上，這是我們使用的AMOLED顯示器中紅色像元的最大強度波長……
圖文節選（2）
圖5：超透鏡成像 。(a) 類似VR的AMOLED屏幕成像示意圖。中繼透鏡用于維持sCMOS相機的圖像平衡。(b) AMOLED屏幕上哈佛標志的圖像。(c) 從超透鏡焦平面上的彩色sCMOS相機獲得的圖像。由于色差，只有紅色像素在sCMOS上成像。Harvard標志是哈佛大學的商標，經哈佛學院院長和院士許可使用。(d) 使用超透鏡的反射掃描顯微鏡示意圖。一個二維振鏡掃描并偏轉來自He?Ne激光的波長為633nm的入射光，偏轉光束由一對透鏡（透鏡1、2）擴展。然后，擴展光束以一定角度入射到超透鏡上，并由超透鏡聚焦在分辨率目標上。成像目標將聚焦入射部分反射回超透鏡。然后超透鏡收集反射，光電二極管記錄偏轉點的反射強度。在324.35μm×324.35μm的正方形區域上逐點進行強度記錄，掃描分辨率為0.998μm/像素。(e、 f) 分別使用掃描成像記錄USAF分辨率測試圖和Siemens star圖案的圖像。
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德國PCO公司中國總代理商---元奧儀器