在不斷發展的光學技術世界中，美國伊利諾大學厄巴納-香檳分校的實驗室取得了突破性的發展。 研究人員已經成功地製造了一種新型的消色差透鏡，這種透鏡不僅非常薄，而且非常高效。 光學領域的這一重大進步標誌著乙個關鍵時刻，可以改變從顯微鏡到電信的廣泛應用。
光學創新。 
由材料科學與工程教授保羅·布勞恩（Paul Braun）等人領導的研究團隊在解決光學透鏡的色差方面取得了長足的進步。 色差是光學系統面臨的乙個持續挑戰，如果鏡片材料對不同波長的折射率不相同，將導致鏡片無法將所有顏色的光（即不同波長的光）聚焦在單個點上，從而導致影象模糊或彩色條紋。 糾正這種情況的傳統方法，通常是通過組合由不同材料製成的透鏡，導致光學系統更加笨重。 香檳團隊的解決方案提供了一種超薄、高效能的混合消色差微透鏡。
製造技術：SCRIBE
這項創新的核心是一種獨特的製造方法，稱為通過光束曝光的次表面可控折射率 （SCRIBE）。 該工藝在多孔二氧化矽 （PSIO2） 主體介質中 3D 列印聚合物結構，從而可以精確整合衍射和折射元件。 該技術不僅減小了整體體積，而且簡化了製造工藝，克服了傳統鏡頭製造的侷限性。
消色差透鏡的特性。
這些突破性的透鏡非常薄，最大厚度約為 15 微公尺，是迄今為止最薄的消色差透鏡之一。 儘管它們的身材纖薄，但它們在效能上毫不妥協。 這些鏡頭的對焦效率範圍為 51%-70%，並保持在 03 數字光圈 （NA）。 它們有效地校正了彩色焦距誤差，將其在可見光譜中降低到3%以下。 這種效率和緊湊性水平優於現有文獻中公開的消色差透鏡，例如金屬透鏡（超透鏡），使其成為該領域的重大進步。
潛在的應用和影響。
這項研究的意義是廣泛而多樣的。 在光場相機和顯示器領域，這些鏡頭可以提高效能，實現更緊湊的設計和互動式 3D 體驗。 它們在可攜式顯微鏡方面前景廣闊，能夠開發易於運輸的高解像度顯微鏡。 對於 AR 眼鏡或 VR 頭戴式裝置等可穿戴技術，這些鏡頭提供了一種以輕巧、舒適的格式提高影象質量的方法。
此外，這些鏡頭可以徹底改變智慧型手機和無人機中超緊湊型相機的設計，在更小的空間內提供高質量的成像。 在電信領域，它們可以帶來更高效、更緊湊的光操縱和訊號傳輸裝置。 醫療領域也將從中受益，尤其是在內窺鏡裝置方面，這些裝置侵入性較小且影象質量更好。 此外，這些鏡頭的緊湊性和效率使其成為國防和監控方面整合到無人機和手持成像裝置中的理想選擇。
挑戰和未來方向。
儘管這項研究具有開創性，但挑戰依然存在。 用於製造此類透鏡的飛秒脈衝雷射加工工藝和多孔石英薄膜的變化導致實現一致的折射率的障礙。 然而，該團隊的持續努力旨在減少這些變化並提高對焦效率。
展望未來，該團隊設想加入額外的折射元件，以進一步增加數值孔徑並更有效地控制失真。 他們還在探索在不增加厚度的情況下將這些鏡頭放大到更大的尺寸，並實現更高的數值孔徑，這可能會擴大其應用範圍。
總之，伊利諾大學厄巴納-香檳分校開發的超薄消色差透鏡代表了光學工程的一次飛躍。 通過將小型化與高光學效能相結合，這些鏡頭在從消費電子到醫療技術的廣泛領域開闢了新的視野。 隨著研究人員不斷完善和擴充套件這項技術，光學的未來看起來比以往任何時候都更加光明和通用。