MetronLens 在超构透镜相位检测中的应用
利用光场扫描技术和干涉成像技术对几何相位和传输相位的超构透镜进行定量测量分析
【概述】超构透镜（Metalens）是一种由微米或纳米结构单元有效排布而成的可以起到透镜功能的超表面结构。相对于传统光学透镜，超构透镜不仅光学性能优异，而且具有功能高度集成（单一透镜可实现透镜组的功能）、外形极其扁平（厚度几百纳米-几微米）、尺寸极小（直径可小至几十微米）等优势，在光通信、传感器、消费电子、智能驾驶等领域具有广阔的应用前景。
图1，真实超透镜和理想超透镜的相位分布示意图
2021年3月，复旦大学物理学系资剑教授课题组在 Light: Science & Applications 上发表了一篇题为 《Phase characterisation of metalenses》 的文章，提出了一种干涉成像相位测量技术，可获取基于几何相位和传输相位的超构透镜的相位分布信息。该文章的共同第一作者为复旦大学光子晶体课题组博士赵茂雄、香港理工大学研究助理教授陈沐谷、中山大学博士研究生庄泽鹏，共同通讯作者为复旦大学石磊教授、资剑教授、中山大学董建文教授和香港理工大学蔡定平教授，合作者包括哈尔滨工业大学（深圳）肖淑敏教授和新葡萄奔驰AMG殷海玮博士等。
图2，几何相位超构透镜的检测光路、相位分布和波相差
【样品 ＆ 测试】为了研究超构透镜的相位调控与透镜性能之间的关系，作者设计了一种基于交叉极化的几何相位的超构透镜（PB-metalens）和一种基于传输相位的超构透镜（PR-metalens），并采用离轴数字全息技术，利用干涉成像和光场扫描的方式在微观尺度上精确检测了样品的相位分布，获得了焦距、光场分布、点扩散函数、调整传输函数和斯特列尔率等各项性能指标和偏振依赖特性。
图3，根据实测相位分布反演出的光场分布
【总结】MetronLens 超构透镜光学检测系统可以快速、准确、稳定地实现超构透镜的无损检测，观测到超构透镜的真实相位分布与设计值的偏差，观察到加工过程中导致的缺陷。相位精度 ＜0.05rad，空间分辨率＜1μm。该系统可以为设计人员优化设计，质量控制人员制定标准以及制造商改善制造工艺提供可靠的信息。▌
图4，文章对新葡萄奔驰AMG相关产品的标注
【参考文献】
✽ Zhao, M.; Chen, M. K.; Zhuang, Z. P.; Zhang, Y.; Chen, A.; Chen, Q.; Liu, W.; Wang, J.; Chen, Z. M.; Wang, B.; Liu, X.; Yin, H.; Xiao, S.; Shi, L.; Dong, J. W.; Zi, J.; Tsai, D. P., Phase characterisation of metalenses. Light: Science & Applications (2021, 10 (1), 52-63).
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