據(jù)麥姆斯咨詢介紹，近期，ACS Photonics期刊的主編Romain Quidant教授（蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院）與哈佛大學(xué)的Federico Capasso教授進(jìn)行了對(duì)話，雙方討論了超構(gòu)表面（Metasurface）的歷史、未來(lái)的發(fā)展軌跡及其所面臨的挑戰(zhàn)。以下為麥姆斯咨詢編譯的訪談內(nèi)容。

Romain Quidant (R.Q.)：Federico Capasso教授，非常感謝您抽出時(shí)間參加這次采訪。近，ACS Photonics期刊發(fā)布了首份超構(gòu)表面路線圖（DOI: 10.1021/acsphotonics.3c00457），作為這一開(kāi)創(chuàng)性領(lǐng)域的[敏感詞]先驅(qū)和推動(dòng)者，我們很高興有機(jī)會(huì)與您交談。我們渴望深入研究超構(gòu)表面的歷史、您對(duì)其未來(lái)發(fā)展軌跡的見(jiàn)解，以及在這個(gè)快速發(fā)展的領(lǐng)域中所面臨的挑戰(zhàn)。

圖1 哈佛大學(xué)教授Federico Capasso

 
圖2 光學(xué)超構(gòu)表面路線圖（DOI: 10.1021/acsphotonics.3c00457）

R.Q.：在您的職業(yè)生涯中，您一直在研究各種課題，我很想知道您是如何開(kāi)始研究超構(gòu)表面的？

Federico Capasso (F.C.)：這是一個(gè)有趣的偶然事件。我當(dāng)時(shí)正在與Jim Anderson合作。他是一位[敏感詞]的大氣化學(xué)家，為控制臭氧空洞的《蒙特利爾議定書(shū)》做出了重大貢獻(xiàn)。從貝爾實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始，我就一直和他合作。他利用我們的量子級(jí)聯(lián)激光器（QCL）進(jìn)行化學(xué)傳感，通過(guò)吸收“指紋”識(shí)別微小濃度的氣體分子。多年來(lái)，他一直對(duì)檢測(cè)甲烷這種與氣候變化有關(guān)的溫室氣體抱有濃厚的興趣。

具有軍事經(jīng)驗(yàn)的飛行員可以駕駛小型飛機(jī)飛到距地面幾米的地方來(lái)探測(cè)大氣中的甲烷。但有一次他告訴我，他想開(kāi)始使用無(wú)人機(jī)，因?yàn)槟切┑涂诊w行對(duì)飛行員來(lái)說(shuō)太危險(xiǎn)了，而無(wú)人機(jī)可以更接近地面，也可以在極地苔原等不透水、難以進(jìn)入的地區(qū)飛行。但他解釋說(shuō)，無(wú)人機(jī)內(nèi)沒(méi)有足夠的空間，這就需要擺脫體積龐大的透鏡。所以，我記得我和我的一位博士后（現(xiàn)在是哥倫比亞大學(xué)教授）Nanfang Yu一起，我們想知道，我們?cè)鯓硬拍茏龅竭@一點(diǎn)？我們認(rèn)為可以使用準(zhǔn)直器來(lái)補(bǔ)償量子級(jí)聯(lián)激光器的高發(fā)散性。因此，我們?cè)O(shè)計(jì)并構(gòu)思了一種在量子級(jí)聯(lián)激光器面上制造的平面金屬準(zhǔn)直透鏡，能夠減少光束發(fā)散（Yu and Capasso. J. Opt. Soc. Am. B 2010, 27, 18–35）。然后Jim和我寫(xiě)了一份提案，但很快就被否決了。這種情況經(jīng)常發(fā)生在創(chuàng)新的想法中。后來(lái)我們發(fā)表了幾篇論文，但我又想：為什么不制造一個(gè)單獨(dú)的平面聚焦透鏡來(lái)成像呢？這就是開(kāi)始。這是一位偉大同事提出的一個(gè)偉大問(wèn)題和我們自己的一些想法的結(jié)合。

初，我們開(kāi)始研究金屬材料。在初的等離子體準(zhǔn)直器之后，我們開(kāi)始研究反射和折射的廣義定律（Yu et al. Science 2011, 334, 333–337）。一年后，我們報(bào)道了[敏感詞]個(gè)真正的平面透鏡（Aieta et al. Nano Letters 2012, 12, 4932–4936），但其效率很低。從那時(shí)起，我們決定從金屬材料轉(zhuǎn)向介質(zhì)材料，就是我們?cè)?016年發(fā)表的Science期刊論文（Khorasaninejad et al. Science 2016, 352, 1190–1194）。這也是我創(chuàng)辦Metalenz公司的時(shí)刻。然后我們意識(shí)到，如果我們能夠證明超構(gòu)透鏡（Metalens）可以通過(guò)深紫外（DUV）光刻（用于芯片制造的半導(dǎo)體平臺(tái)）來(lái)制造，這將為智能手機(jī)等大批量消費(fèi)電子產(chǎn)品應(yīng)用的光學(xué)元件奠定新的范式。當(dāng)我們使用i-line和DUV光刻演示超構(gòu)透鏡時(shí)，這一愿景開(kāi)始變成現(xiàn)實(shí)（She et al. Optics Express 2018, 26, 1573–1585；Park et al. Nano Letters 2019, 19, 8673–8682）。在后一篇論文的支持信息部分，我們將自己的透鏡的衍射極限性能與旨在抑制球面像差的非球面商用透鏡進(jìn)行了比較，結(jié)果我們獲得了更清晰的聚焦，以及更輕、更薄的透鏡和更簡(jiǎn)單的制造工藝。而制造非球面透鏡需要使用重量和成本都很高的專用機(jī)器以[敏感詞]地實(shí)現(xiàn)特定的相位分布。

   圖3 二氧化鈦超構(gòu)透鏡（DOI: 10.1126/science.aaf6644）

圖4 DUV光刻制造的超構(gòu)透鏡及其性能（DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b03333）

R.Q.：這是一個(gè)很棒的故事。這表明與來(lái)自不同領(lǐng)域的同事交流是多么重要。

F.C.：當(dāng)然。這是貝爾實(shí)驗(yàn)室的偉大之處。在貝爾實(shí)驗(yàn)室，雖然擁有各個(gè)領(lǐng)域的專家，但這還不夠；你必須激勵(lì)自己花一些時(shí)間去參加研討會(huì)、與人交流等等。否則，你就無(wú)法利用這個(gè)[敏感詞]的機(jī)會(huì)。

R.Q.：從您今天的角度來(lái)看，超構(gòu)表面在多大程度上增強(qiáng)了我們對(duì)光的操控，是否遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了20世紀(jì)90年代早期在衍射平面光學(xué)方面所做的努力？

F.C.：20世紀(jì)90年代衍射光學(xué)界的一些研究成果為當(dāng)今的平面光學(xué)奠定了基礎(chǔ)，特別是Craighead（Chen et al. Optics Letters 1996, 2, 177–179）和Lalanne（Lalanne et al. J. Opt. Soc. Am. A 1999, 16, 1143）等人的研究成果。以我今天的角度來(lái)看，平面光學(xué)為這些早期成果帶來(lái)的是色散工程。事實(shí)上，平面光學(xué)器件能夠[敏感詞]調(diào)控亞波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁場(chǎng)的振幅、相位和偏振等。這種調(diào)控水平能夠解決衍射光學(xué)的局限性，并實(shí)現(xiàn)具有像差校正（包括三階和色差校正）的衍射受限透鏡。已實(shí)現(xiàn)的亞波長(zhǎng)調(diào)控的另一個(gè)很好的例子是偏振工程。事實(shí)上，無(wú)需使用雙折射材料的傳統(tǒng)偏振光學(xué)器件，您就可以制造出支持復(fù)雜偏振態(tài)的組件，這一點(diǎn)確實(shí)很重要。我們意識(shí)到，如果想要實(shí)現(xiàn)偏振調(diào)控，現(xiàn)有的理論（即傅立葉光學(xué)）是不適用的。因?yàn)楫?dāng)您對(duì)平面波進(jìn)行傅立葉展開(kāi)時(shí)，這些系數(shù)是標(biāo)量。

我和我的學(xué)生Noah Rubin（即將成為加州大學(xué)圣地亞哥分校的教授）很早就認(rèn)識(shí)到，我們需要廣義傅里葉光學(xué)理論。因此，我們聯(lián)系了傅立葉光學(xué)之父Joe Goodman。當(dāng)時(shí)他是谷歌（Google）的顧問(wèn)。我們只是拋出了一些想法。你覺(jué)得怎么樣？他說(shuō)，我不知道該怎么做，但請(qǐng)繼續(xù)嘗試吧。我們的論文（Rubin et al. Science 2019, 365, eaax1839）表明，存在一個(gè)系數(shù)是超構(gòu)表面級(jí)別Jones矩陣的傅里葉變換的傅里葉展開(kāi)。這使得傳感器平面上波的偏振調(diào)控成為可能。基于這一進(jìn)展，我們演示了一種僅使用超構(gòu)表面和準(zhǔn)直透鏡的偏振相機(jī)，它可以在一次拍攝中捕獲來(lái)自場(chǎng)景每個(gè)點(diǎn)的光的偏振（Rubin et al. Science 2019, 365, eaax1839），與商用偏振相機(jī)相比，復(fù)雜性更低、體積更小。矩陣傅里葉光學(xué)在概念上是新的。正如Noah Rubin和Aun Zaidi（我的另一個(gè)之前的學(xué)生）近所展示的那樣，它為根據(jù)入射偏振來(lái)實(shí)現(xiàn)和調(diào)控全息圖提供了[敏感詞]的機(jī)會(huì)（Rubin et al. Science Advances 2021, 7, eabg7488）。

圖5 基于超構(gòu)表面的偏振相機(jī)及成像效果（DOI: 10.1126/science.aax1839）

R.Q.：超構(gòu)表面領(lǐng)域的發(fā)展是否超出了您初的預(yù)期？

F.C.：我沒(méi)想到該領(lǐng)域會(huì)在這么短的時(shí)間內(nèi)發(fā)展得這么快。當(dāng)我們開(kāi)始時(shí)，我知道創(chuàng)建一家公司是正確的選擇。我的學(xué)生Rob Devlin開(kāi)發(fā)了二氧化鈦超構(gòu)透鏡的制造工藝，他作為聯(lián)合創(chuàng)始人加入了我的公司團(tuán)隊(duì)，現(xiàn)在他是Metalenz的首席執(zhí)行官（CEO）！我們找到了一些投資者，但后來(lái)我們的公司差點(diǎn)就倒閉了！一位對(duì)我們深信不疑的投資者使公司起死回生?，F(xiàn)在我們的超構(gòu)透鏡將用于智能手機(jī)上！事實(shí)上，[敏感詞]的新聞是Metalenz和主要半導(dǎo)體代工廠之一的聯(lián)合電子公司（UMC）近達(dá)成的協(xié)議，基本上是將半導(dǎo)體加工應(yīng)用于我們的超構(gòu)透鏡的量產(chǎn)。這在技術(shù)上是革命性的，改變了之前的游戲規(guī)則。到目前為止，在從智能手機(jī)到筆記本電腦等各種設(shè)備的所有攝像頭模組中，存在兩種技術(shù)：用于芯片的半導(dǎo)體技術(shù)和用于透鏡的塑料成型技術(shù)。從現(xiàn)在開(kāi)始，基于DUV光刻的技術(shù)將可被同時(shí)用于光學(xué)器件和芯片制造。

圖6 Metalenz聯(lián)合UMC將超構(gòu)透鏡推向市場(chǎng)

這是可以預(yù)見(jiàn)的嗎？幾年前，我確實(shí)看到了這種融合的潛力，但現(xiàn)在，它基本上已經(jīng)成為了現(xiàn)實(shí)。在如此短的時(shí)間內(nèi)這是一個(gè)大新聞。我們的公司Metalenz是2016年創(chuàng)辦的，現(xiàn)在還不到10年。這是一個(gè)令人印象深刻的記錄。

R.Q.：您認(rèn)為超構(gòu)表面領(lǐng)域未來(lái)的主要發(fā)展方向是什么？

F.C.：ACS Photonics期刊發(fā)布的超構(gòu)表面路線圖中概述了其中一些內(nèi)容，例如，在量子光學(xué)領(lǐng)域，我們還想知道是否可以做類似廣義Hong-Ou-Mandel實(shí)驗(yàn)的研究，在該實(shí)驗(yàn)中我們可以觀察預(yù)先選擇的衍射級(jí)之間的光子相關(guān)性，基本上是糾纏態(tài)。你可以做一些有趣的研究。到目前為止純粹是科學(xué)研究?jī)r(jià)值，但未來(lái)誰(shuí)知道呢？

不僅在橫向平面上，而且在沿著傳播方向?qū)膺M(jìn)行結(jié)構(gòu)化正迅速成為一個(gè)令人興奮的研究方向。例如，人們能夠設(shè)計(jì)出沿著光軸附近的傳播方向產(chǎn)生渦旋演化的超構(gòu)表面，正如我的團(tuán)隊(duì)中的博士后Ahmed Dorrah所展示的那樣（Dorrah et al. Nature Communications 2021, 12, 6249）。一個(gè)同樣有趣且發(fā)展迅速的領(lǐng)域是我所說(shuō)的“結(jié)構(gòu)暗場(chǎng)”（structured dark），即設(shè)計(jì)空間區(qū)域（稱為奇點(diǎn)）的能力，在這些區(qū)域中，光強(qiáng)度為零且相位不確定。光學(xué)渦旋的軸是一維的例子。我的前研究生Daniel Lim演示了以心形表面形式創(chuàng)建二維奇點(diǎn)的超構(gòu)表面（Lim et al. Nature Communications 2021, 12, 4190）。

圖7 心形相位奇異超構(gòu)表面及其表征（DOI: 10.1038/s41467-021-24493-y）

可調(diào)諧性仍然很有趣，但我們需要做更多的研究。例如，我們近開(kāi)始了將空間光調(diào)制器（SLM）與超構(gòu)表面相結(jié)合的研究工作。SLM是可調(diào)諧元件，可以與超構(gòu)表面級(jí)聯(lián)。在這一領(lǐng)域，我們有許多非常有趣的想法。

混合超構(gòu)表面為可調(diào)諧性提供了重要機(jī)會(huì)。Cristina Benea Chelmus現(xiàn)任瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）教授，她制造了一種硅納米柱涂覆聚合物的可調(diào)諧超構(gòu)表面，具有創(chuàng)紀(jì)錄的高電光系數(shù)，并展示了在電信波長(zhǎng)下的GHz快速調(diào)制器（Ileana-Cristina Benea-Chelmus et al. Nature Communications 2022, 13, 3170）。

圖8 基于和硅-有機(jī)超構(gòu)表面的GHz電光調(diào)制器（DOI: 10.1038/s41467-022-30451-z）

這讓我想到了另一個(gè)重要的問(wèn)題。當(dāng)我開(kāi)始研究量子級(jí)聯(lián)激光器（QCL）時(shí)，我想到我必須使用人們已經(jīng)非常了解的材料。因?yàn)槿绻覀儽仨殢念^發(fā)明概念和材料，那么開(kāi)發(fā)工作可能需要10年，有時(shí)甚至20年！我于70年代中期來(lái)到貝爾實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)始與Al Cho一起共事，他在20世紀(jì)60年代末開(kāi)創(chuàng)了分子束外延（MBE）。20世紀(jì)80年代，他正在開(kāi)發(fā)高質(zhì)量的砷化鋁銦和砷化鎵銦。當(dāng)我看到這些材料具有良好的隧穿共振特性時(shí)，我認(rèn)為這是制造量子級(jí)聯(lián)激光器的正確方法。我選擇了這些材料，這比嘗試使用砷化鎵/砷化鋁鎵要好得多，雖然后者也有效，但帶來(lái)了額外的挑戰(zhàn)。同樣的事情也適用于超構(gòu)表面。我總是告訴自己和我的員工，如果我們想在設(shè)計(jì)層面進(jìn)行創(chuàng)新，就讓我們嘗試使用人們熟知的材料，如非晶硅、硅、玻璃和二氧化鈦等；否則，問(wèn)題就會(huì)變得過(guò)于復(fù)雜。

R.Q.：那么，您是否認(rèn)為，現(xiàn)在我們對(duì)超構(gòu)表面有了更好的了解，是時(shí)候探索替代材料了嗎？

F.C.：可能是這樣。有一些非常有趣的材料，例如復(fù)合氧化物。事實(shí)上，我們有一個(gè)關(guān)于鈦酸鋇的項(xiàng)目，它的電光系數(shù)非常大，我相信是鈮酸鋰的20倍。我們正在與德克薩斯大學(xué)（University of Texas）的Alex Demkov教授的團(tuán)隊(duì)合作，他是這方面的先驅(qū)。雖然目前還沒(méi)有達(dá)到與鈮酸鋰競(jìng)爭(zhēng)的階段，但肯定已經(jīng)到了嘗試制造一些相關(guān)器件和一些有趣的非線性光學(xué)器件的階段。另一種可能是氧化鉿。

R.Q.：[敏感詞]限度地提高超構(gòu)光學(xué)（Meta-optics）在市場(chǎng)中的滲透率所面臨的主要挑戰(zhàn)有哪些？

F.C.：一項(xiàng)有待解決的挑戰(zhàn)是制造大尺寸且無(wú)色差的寬帶超構(gòu)透鏡。我們已經(jīng)制造了一個(gè)幾毫米的超構(gòu)透鏡，利用逆向設(shè)計(jì)來(lái)校正RGB的色差，觀察到RGB的焦點(diǎn)基本一致，誤差在百分之幾以內(nèi)。雖然實(shí)際應(yīng)用尚未實(shí)現(xiàn)，但我不認(rèn)為它的興起會(huì)顛覆所有。

讓我明確地說(shuō)，折射光學(xué)元件將永遠(yuǎn)存在。如果說(shuō)我們要更換所有折射光學(xué)器件，那就太愚蠢了。折射光學(xué)元件將在顯微鏡以及許多其它領(lǐng)域保有應(yīng)用。事實(shí)上，我們?cè)c蔡司（Zeiss）合作，對(duì)我們的超構(gòu)透鏡像差進(jìn)行了一項(xiàng)非常好的研究。我知道折射光學(xué)元件具有持久力，可能是永遠(yuǎn)的。但我預(yù)計(jì)，超構(gòu)光學(xué)將占據(jù)越來(lái)越大的領(lǐng)域。

擴(kuò)展到大尺寸也是一個(gè)有趣的問(wèn)題。我們剛剛在ACS Nano期刊上發(fā)表了一篇論文（Park et al. ACS Nano 2024, 18, 3187–3198），研究了由玻璃制成的直徑10 cm的超構(gòu)透鏡。這是[敏感詞]的美國(guó)國(guó)防部資助機(jī)構(gòu)DARPA三年前給我的挑戰(zhàn)。他們要求我制造盡可能大的超構(gòu)透鏡，并給了我們一年半的時(shí)間。剛剛獲得博士學(xué)位的[敏感詞]學(xué)生Joon Suh Park取得了成功！雖然，該超構(gòu)透鏡是單色的，但我們做了一些非常有趣的事情。我們將它安裝在建筑物頂部的望遠(yuǎn)鏡上來(lái)觀察星云。利用超構(gòu)透鏡獲得了非常好的恒星和星云的圖片。該超構(gòu)透鏡與您可以購(gòu)買的業(yè)余望遠(yuǎn)鏡的傳統(tǒng)折射光學(xué)器件的效果相當(dāng)。我認(rèn)為考慮更大得多的超構(gòu)透鏡是不現(xiàn)實(shí)的，但誰(shuí)知道呢？

圖9 直徑100 mm的超構(gòu)透鏡（DOI: 10.1021/acsnano.3c09462）

近，我們還探索了XUV區(qū)域。我團(tuán)隊(duì)的博士后Maryna Meretska在XUV（50 nm波長(zhǎng)）區(qū)域制造了一種透射超構(gòu)透鏡，這是一種真正的納米制造杰作，我們?cè)趲讉€(gè)月前發(fā)表了介紹這一成果的論文（Ossiander et al. Science 2023, 380, 59–63），并與格拉茨大學(xué)（University of Gratz）的Martin Schultze教授合作對(duì)其進(jìn)行了高次諧波產(chǎn)生測(cè)試。Martin Schultze曾是Ferenc Krausz的學(xué)生，后者是今年阿秒（attosecond）科學(xué)領(lǐng)域三位諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者之一。新的杰作是一種用孔代替柱作為聚焦元件的超構(gòu)透鏡，因?yàn)樵谶@個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域，硅的折射率小于1。那么，實(shí)際上起到引導(dǎo)作用的是真空，這是我的前博士后Marcus Ossiander的一個(gè)聰明想法。我們稱它們?yōu)檎婵找龑?dǎo)的超構(gòu)透鏡，它涉及一個(gè)非常有趣的物理學(xué)問(wèn)題。

圖10 真空引導(dǎo)的XUV超構(gòu)透鏡（DOI: 10.1126/science.adg6881）

也許這種超構(gòu)透鏡也將成為一項(xiàng)實(shí)用的技術(shù)，因?yàn)閄UV中沒(méi)有透射光學(xué)器件，只有反射鏡和菲涅爾波帶片。然而，菲涅爾波帶片的焦點(diǎn)相當(dāng)混亂。有很多東西是你不想要的。因此，透射式XUV透鏡也許有潛力，至少在科學(xué)上是有潛力的。我們對(duì)繼續(xù)進(jìn)行這種合作感到非常興奮。

R.Q.：如今，超構(gòu)透鏡有前景的應(yīng)用是什么？

F.C.：如果從攝像頭模組的角度來(lái)看，就會(huì)發(fā)現(xiàn)超構(gòu)透鏡在設(shè)計(jì)方面具有優(yōu)勢(shì)。例如，從根本上講，像差校正肯定更直接，原因我之前提到過(guò)。Metalenz銷售的超構(gòu)透鏡針對(duì)傳感應(yīng)用（包括深度和面部）的單一波長(zhǎng)進(jìn)行了優(yōu)化。盡管我們還沒(méi)有可以商業(yè)化生產(chǎn)的尺寸大于幾百微米的寬帶超構(gòu)透鏡，但與使用不同材料的多個(gè)體型折射透鏡相比，您可以使用單個(gè)光學(xué)元件來(lái)制造它們，這從根本上來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)。Metalenz是一家無(wú)晶圓廠（fabless）公司：它設(shè)計(jì)攝像頭模組，然后由主要半導(dǎo)體公司使用由非晶硅超構(gòu)透鏡和光圈構(gòu)成的單個(gè)光學(xué)元件進(jìn)行制造。這就是校正球差、慧差、散光等三階像差所需的全部！這是一種重大的突破！

當(dāng)然，這些應(yīng)用的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是平整度和重量。平整度很重要，因?yàn)樵跀z像頭模組中，傳感器通常需要與四個(gè)塑料透鏡非常仔細(xì)地對(duì)齊，這是由高度專業(yè)化的公司執(zhí)行的任務(wù)。由制造傳感器芯片的同一代工廠制造的超構(gòu)光學(xué)器件的重量和厚度更小，并且易于對(duì)準(zhǔn)，是降低攝像頭模組成本的一個(gè)重要因素。盡管攝像頭模組是大批量產(chǎn)品，但如果使用超構(gòu)光學(xué)技術(shù)，它們可以以更高的利潤(rùn)出售。

當(dāng)前的挑戰(zhàn)是[敏感詞]限度地提高超構(gòu)透鏡的聚焦效率。由于具有衍射特性，它們無(wú)法實(shí)現(xiàn)與折射光學(xué)元件接近一致的效率，但通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，它們?cè)谠O(shè)計(jì)波長(zhǎng)（例如非晶硅的940 nm）下可以達(dá)到90%以上的效率。在不產(chǎn)生色差的情況下，要在毫米級(jí)和更大尺寸的寬帶和RGB超構(gòu)透鏡中實(shí)現(xiàn)與折射透鏡相當(dāng)?shù)男适且淮筇魬?zhàn)，這將需要逆向設(shè)計(jì)和機(jī)器學(xué)習(xí)。但應(yīng)用場(chǎng)景決定了所需的性能。

R.Q.：其它應(yīng)用領(lǐng)域呢？?jī)?nèi)窺鏡檢查和生物醫(yī)學(xué)成像也會(huì)受益于超構(gòu)透鏡嗎？

F.C.：我們與馬薩諸塞州總醫(yī)院（MGH）的Melissa Suter教授團(tuán)隊(duì)合作開(kāi)展了一個(gè)項(xiàng)目，他們將我們的非晶硅近紅外透鏡集成到他們的光學(xué)相干斷層掃描儀（OCT）中，以對(duì)早期階段的尺寸與波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)闹夤苣[瘤進(jìn)行成像。

對(duì)了，還有我以前的博士后Reza Khorazani，他是2017年論文的[敏感詞]作者，他擁有一家名為L(zhǎng)eadoptik的公司，該公司正在將用于微創(chuàng)手術(shù)的微型成像儀器商業(yè)化。

另一個(gè)重要領(lǐng)域是汽車市場(chǎng)。汽車現(xiàn)在配備了眾多的傳感器來(lái)監(jiān)控各種情況：檢測(cè)您是否在睡覺(jué)、觀察后方等等。這些傳感器的供應(yīng)商正在努力提高性能并減少SWaP（尺寸、重量和功耗），這是一個(gè)流行詞，指的是減小設(shè)備的整體尺寸和重量，同時(shí)提高其效率并降低總體體積。這個(gè)市場(chǎng)正蓄勢(shì)待發(fā)，在這種背景下，近我們與UMC的量產(chǎn)合作可以為Metalenz帶來(lái)重大機(jī)遇。

我們申請(qǐng)了很多專利，并授權(quán)給Metalenz。因此，我們擁有非常強(qiáng)大的知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）地位。然而，這種優(yōu)勢(shì)從來(lái)都不是[敏感詞]的，因?yàn)槠渌究梢酝ㄟ^(guò)各種競(jìng)爭(zhēng)手段來(lái)試圖繞過(guò)這些專利。

R.Q.：終，許多這些不同的應(yīng)用都可以看作是在無(wú)人機(jī)上集成緊湊和輕質(zhì)光學(xué)器件的原始理念的一種廣義化，不是嗎？

F.C.：[敏感詞]正確。我的意思是，無(wú)人機(jī)仍然是一個(gè)非常相關(guān)的應(yīng)用。我必須告訴你，我們?cè)诿绹?guó)宇航局（NASA）支持下，在緊湊型偏振敏感相機(jī)方面有兩項(xiàng)重大合作。一項(xiàng)在地球科學(xué)領(lǐng)域，另一項(xiàng)在太陽(yáng)物理學(xué)領(lǐng)域。事實(shí)上，我們現(xiàn)在正在研究的是一種完全平面的偏振敏感相機(jī)。偏振靈敏度可以讓您看到場(chǎng)景中原本看不見(jiàn)的細(xì)節(jié)。如果從偏振方位角的角度觀察場(chǎng)景，您會(huì)看到標(biāo)準(zhǔn)圖像中看不到的信息，包括更大的深度。

與現(xiàn)有的索尼偏振相機(jī)相比，我們的超構(gòu)透鏡相機(jī)更具優(yōu)勢(shì)。索尼的相機(jī)只能觀察線偏振，而我們的相機(jī)還能檢測(cè)圓偏振。如果光從膠體多次散射，就會(huì)產(chǎn)生圓偏振。地球科學(xué)的一個(gè)應(yīng)用是研究云層，這在氣候研究的全局中非常重要。

我們的相機(jī)也與太陽(yáng)物理學(xué)有關(guān)，用來(lái)跟蹤特定的原子躍遷，因?yàn)樘?yáng)磁場(chǎng)的作用，這些躍遷會(huì)產(chǎn)生圓偏振光，這是研究日光層的一個(gè)很好的標(biāo)志。

R.Q.：看到超構(gòu)光學(xué)在基礎(chǔ)研究和消費(fèi)市場(chǎng)應(yīng)用等不同方向上的發(fā)展是多么令人興奮?。?/strong>