无论是传感器、相机还是显示器：超表面有潜力在我们的日常生活中从根本上改善光学系统。通过更精确地控制光线，它们推动了紧凑的多功能解决方案。研究人员现在开发了一种光学组件，使得在陡角入射时能够实现高效的光控制，克服了以前的限制。
无论是传感器、相机还是显示器：超表面有潜力在我们的日常生活中从根本上改善光学系统。通过更精确地控制光线，它们推动了紧凑的多功能解决方案。在2025年3月31日星期一开始的汉诺威博览会上，来自凯尔斯鲁厄理工学院（KIT）的研究人员将展示一种光学组件，使得在陡角入射时能够实现高效的光控制，克服了以前的限制。
传统的曲面透镜通过在玻璃或塑料中的折射来引导光线，通常体积庞大且沉重，只能有限地控制光波。相比之下，超表面是平坦的，由被称为超原子的微小结构阵列组成。超原子在亚波长尺度上影响光，从而实现对光的相位、幅度和偏振的高度精确控制。“使用超表面，我们可以有针对性地影响光波的时间偏移、强度和振动方向，”KIT纳米技术研究所小组负责人玛丽娜·莱昂尼季夫娜·梅列茨卡博士说道。“得益于其多重控制能力，即同时和有针对性地影响各种参数，单个超表面可以替代多个光学组件。因此，光学系统的大小可以在不影响性能的情况下减小。”生产也会更简单，“超表面可以使用半导体行业的先进光刻和蚀刻技术制造，这使得规模化生产成为可能，”梅列茨卡说。
具有四倍效率提升的超光栅
在汉诺威博览会上，梅列茨卡和她的团队将展示一种使用特制的KIT制造设备制作的光学衍射超光栅。衍射光栅是重要的光学组件，可用于各种工业应用，如光谱学、电信和激光系统。通常，当光的入射角增大时，衍射光栅的效率会急剧下降。KIT开发的超光栅比传统系统高四倍的效率。“我们的超光栅在具有挑战性的条件下提供了前所未有的光控制。这对于未来需要精确光控制的应用来说是一个重要的进展，”梅列茨卡说。由于原型的功能已经得到验证，研究小组目前正在开发针对各种工业应用的光学解决方案。
广泛的应用范围
超光学组件的平坦结构使其特别适用于相机、传感器和增强现实显示器，因为它们提供了增强的功能，同时减少了光学系统的大小。其他潜在应用包括材料排序和质量控制、医学成像、显微镜和太阳能电池。此外，依赖于物体识别的机器人技术和自动驾驶也可能从超光学的技术进步中受益匪浅。
