近日，瞬態(tài)光學與光子技術(shù)國家重點實驗室在太赫茲頻段可變焦消色差超透鏡領域取得新進展，相關(guān)研究成果發(fā)表于Journal of Science: Advanced Materials and Devices（IF = 7.38）。論文第一作者為博士生江曉強，通訊作者為范文慧研究員。

超透鏡是一種二維平面透鏡結(jié)構(gòu)，具有體積小、重量輕、易于集成等特點，可實現(xiàn)對太赫茲波振幅、相位、偏振等參量的靈活調(diào)控，有望解決天然材料在太赫茲頻段電磁響應不足而導致的效率低、體積大等問題。近年來，消色差超透鏡由于能夠有效消除寬頻帶成像產(chǎn)生的色差問題而受到廣泛關(guān)注。然而，如何在實現(xiàn)寬頻帶消色差的同時，賦予超透鏡連續(xù)變焦的能力，仍然是目前亟待解決的難題。

針對此問題，研究團隊首先基于Ⅲ-Ⅴ族半導體材料銻化銦（InSb）設計了性能優(yōu)異的單元結(jié)構(gòu)。隨后，研究團隊采用幾何相位和傳輸相位相結(jié)合的方式，巧妙設計超透鏡單元結(jié)構(gòu)的排布方式與空間取向，采用單層超透鏡實現(xiàn)了太赫茲波的寬頻帶聚焦，有效消除了色差現(xiàn)象。進一步地通過改變器件工作溫度，進而調(diào)控器件單元結(jié)構(gòu)的相位補償范圍，實現(xiàn)了焦距736.25 μm （NA = 0.62）至 861.02 μm（NA = 0.56）的連續(xù)變焦。本研究成果為設計多功能消色差超透鏡提供了一種新思路，有望進一步拓展太赫茲頻段超透鏡在顯微成像和內(nèi)窺鏡等領域的實際應用。

圖1連續(xù)變焦消色差超透鏡工作示意圖

西安光機所范文慧研究員帶領的太赫茲光子學與表面微納智造團隊已在超寬頻譜太赫茲波產(chǎn)生與探測、超快太赫茲波譜成像與應用、太赫茲頻段超材料與超表面功能器件等領域開展持續(xù)研究并取得一定突破。相關(guān)研究成果陸續(xù)發(fā)表于Angewandte Chemie - International Edition、Carbon、Journal of Science: Advanced Materials and Devices、Optics Letters、Optics Express、Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy、Nanomaterials等國際知名期刊，獲得了國內(nèi)外同行的廣泛認同。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.jsamd.2023.100560

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審核編輯 ：李倩