在Opto-Electronic Advances的新出版物中,由澳大利亚维多利亚斯威本科技大学贾宝华教授、新加坡国立大学邱正伟教授和北京理工大学田岚教授领导的研究人员,中国考虑使用氧化石墨烯超透镜产生超分辨光学针和多焦点阵列。
超薄、轻便的超透镜在光子芯片、生物传感器和微成像系统(如智能手机相机)中的应用变得越来越重要。
与传统镜头相比,超透镜可以通过提高分辨率和消除球差和色差来改善当前相机的图像质量。可以使用单个超薄(小于人类头发的 1/100 的厚度)元透镜元件代替传统镜头所需的多元件成像系统。由于在受限的 2D 平面中独特的光-物质相互作用,2D 材料非常适合与超透镜一起使用,从而进一步降低了所需的透镜厚度。二维石墨烯家族材料,例如氧化石墨烯,具有空气稳定性,应用广泛,成本低,易于大规模制造。它们在极端环境中保持稳定,例如航空航天中的低地球轨道,因此在卫星中具有潜在用途,可取代当前笨重的镜头并提高成像质量并降低发射成本。
本文的作者开发了 200 纳米厚的氧化石墨烯超透镜来生成专门的焦点强度分布。氧化石墨烯超透镜具有同时控制光振幅(即透镜的透明度)和相位(透镜的折射率和厚度)的能力。这与通过多步纳米制造或多级纳米元件引入调制的其他超透镜不同,氧化石墨烯透镜的调制通过激光光还原工艺局部引入,将氧化石墨烯转化为石墨烯材料。在还原过程中,材料变得更薄,并具有更高的折射率和吸收率。基于同步相位和幅度调制,
氧化石墨烯超透镜将在集成光子学和紧凑型光子系统中得到广泛应用,包括显微成像、光学操作和光子芯片,并且可以集成在微流体芯片上以形成芯片实验室生物光子器件。这项研究为开发基于石墨烯的超薄可集成光子器件奠定了基础,并为更广泛的应用铺平了道路,例如更换当前的手机摄像头镜头,可能会降低当前手机的厚度。