傳(chuan) 統的折射光學元件通常體(ti) 積龐大且笨重，而對於(yu) 從(cong) 消費電子国产欧美在线到基於(yu) 無人機或衛星的遙感的各種国产成人在线观看免费网站，緊湊、輕便的光學元件是其所渴求的。近年來，超表麵已成為(wei) 波前控製的新平台。超表麵(metasurface)由厚度小於(yu) 或接近光波長的、亞(ya) 波長間隔的電介質或金屬天線陣列組成，它可以準確地調製光的相位、振幅和偏振，且外形緊湊、具有通用成像能力。目前，廣泛国产成人在线观看免费网站超透鏡(metalens)技術的主要障礙之一是其孔徑尺寸。增加透鏡孔徑的尺寸可以產(chan) 生更高的成像分辨率，這對於(yu) 顯微鏡和長距離成像国产成人在线观看免费网站來說都是至關(guan) 重要的。具有納米級非周期性特征的光學超透鏡通常通過諸如電子束光刻(electron-beam lithography, EBL)之類的工藝製造，這些工藝既昂貴又耗時。盡管最近在超透鏡製造中采用例如納米壓印(nanoimprinting)和紫外線步進光刻(ultraviolet stepper lithography)的技術，但仍然無法避免光刻掩模或壓印模具的製備。迄今為(wei) 止，最大的光學超透鏡可以具有幾厘米數量級的孔徑。如太空望遠鏡這樣的国产成人在线观看免费网站，需要米量級的透鏡孔徑尺寸，受當前半導體(ti) 製造基礎設施的限製，製造這種規模的單個(ge) 超透鏡可能極具挑戰性(如果可以製造)。
合成孔徑超透鏡
技術背景：
傳(chuan) 統的折射光學元件通常體(ti) 積龐大且笨重，而對於(yu) 從(cong) 消費電子国产欧美在线到基於(yu) 無人機或衛星的遙感的各種国产成人在线观看免费网站，緊湊、輕便的光學元件是其所渴求的。近年來，超表麵已成為(wei) 波前控製的新平台。超表麵(metasurface)由厚度小於(yu) 或接近光波長的、亞(ya) 波長間隔的電介質或金屬天線陣列組成，它可以準確地調製光的相位、振幅和偏振，且外形緊湊、具有通用成像能力。目前，廣泛国产成人在线观看免费网站超透鏡(metalens)技術的主要障礙之一是其孔徑尺寸。增加透鏡孔徑的尺寸可以產(chan) 生更高的成像分辨率，這對於(yu) 顯微鏡和長距離成像国产成人在线观看免费网站來說都是至關(guan) 重要的。具有納米級非周期性特征的光學超透鏡通常通過諸如電子束光刻(electron-beam lithography, EBL)之類的工藝製造，這些工藝既昂貴又耗時。盡管最近在超透鏡製造中采用例如納米壓印(nanoimprinting)和紫外線步進光刻(ultraviolet stepper lithography)的技術，但仍然無法避免光刻掩模或壓印模具的製備。迄今為(wei) 止，最大的光學超透鏡可以具有幾厘米數量級的孔徑。如太空望遠鏡這樣的国产成人在线观看免费网站，需要米量級的透鏡孔徑尺寸，受當前半導體(ti) 製造基礎設施的限製，製造這種規模的單個(ge) 超透鏡可能極具挑戰性(如果可以製造)。
解決(jue) 透鏡(或鏡頭)孔徑受限問題的一種方法是多個(ge) 孔徑合成。合成孔徑可以混合來自子孔徑集合的信號，呈現分辨率與(yu) 所有子孔徑的外接圓大小的孔徑相當的圖像。它是一種已廣泛国产成人在线观看免费网站於(yu) 射頻領域的技術。作為(wei) 一個(ge) 具有裏程碑意義(yi) 的例子，Event Horizon telescope項目通過全球射電望遠鏡網絡的孔徑合成捕獲並恢複了黑洞M87的第一張圖像。在過去的幾十年裏，合成孔徑方法也被用於(yu) 從(cong) 遙感到顯微鏡的光學領域。
當前不足：
受限於(yu) 當前的半導體(ti) 工藝，超透鏡的孔徑尺寸受限，從(cong) 而限製了其成像分辨率。
文章創新點：
基於(yu) 此，清華大學的Feng Zhao(一作)和Yuanmu Yang(通訊)等人提出一種結合計算重建的合成孔徑超透鏡技術。這種技術使用多個(ge) 相對小孔徑的超透鏡可以獲得能媲美等效大孔徑傳(chuan) 統透鏡的分辨能力。
原理解析：
(3)合成超透鏡製造。首先通過等離子體(ti) 增強化學氣相沉積(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD)將一層600nm厚的a-Si膜沉積到熔融石英襯底上。隨後，使用EBL將超表麵圖案定義(yi) 到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA）光刻膠裏。在接下來的步驟中，圖案首先通過剝離轉移到鉻(Cr)硬掩模，然後通過電感耦合等離子體(ti) 反應離子蝕刻(ICP-RIE)進一步轉移到Si層。然後可以通過濕蝕刻劑去除Cr掩模。光刻膠旋塗在樣品上。在第二部分中，通過光刻、電子束蒸發和剝離的一係列過程，鋁掩模使用對準標記在超透鏡孔徑外部精確地形成。
實驗結果：
(1)a到c為(wei) 傳(chuan) 統的焦距為(wei) 30mm的平凸透鏡成像，孔徑半徑分別限製在1、2.38、2.7mm。d到i為(wei) 合成孔徑超透鏡成像及圖像重建。
(2)800nm近紅外拍攝。b、c分別為(wei) 孔徑半徑為(wei) 1mm和2.38mm的傳(chuan) 統透鏡成像。d,e是由三個(ge) 子孔徑組成的合成孔徑超透鏡成像。
附錄：
(1)合成孔徑透鏡工作原理。
對於(yu) 傳(chuan) 統的具有圓形孔徑的單孔徑透鏡(或鏡頭)，pupil function為(wei)
D是pupil直徑。透鏡的PSF為(wei)
非相幹成像係統的光學傳(chuan) 遞函數OTF(在頻域描述係統的成像性能)為(wei)
MTF為(wei) OTF的模。
合成孔徑的透鏡的pupil function為(wei)
其PSF，OTF，MTF的計算與(yu) 單透鏡相同
(2)圖像重建。
Richardson-Lucy解卷積的目標是最大化p(f|g)，而p(g)和p(f)可以看作為(wei) 常量，問題轉化為(wei) 最大化p(g|f)，這是PSF的的概率 。基於(yu) 圖像噪聲為(wei) 泊鬆分布假設，p(g|f)表示為(wei)
求解p(g|f)的最大值，等效於(yu) 求解一個(ge) 迭代方程
參考文獻：Feng Zhao, Zicheng Shen, Decheng Wang, Bijie Xu, Xiangning Chen, and Yuanmu Yang, "Synthetic aperture metalens," Photon. Res. 9, 2388-2397 (2021)
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