ペンシルベニア州立大学主導の研究チームが、遠くの天体を撮影できる超薄型のコンパクトなメタレンズ望遠鏡を初めて製作 Penn State-led research team creates the first ultrathin, compact metalens telescope capable of imaging far-away objects
2023-03-02 ペンシルベニア州立大学(PennState)
従来の望遠鏡レンズは湾曲した厚さのある面を持ち、大きさが大きかったが、メタレンズはナノ構造によって光を調整するため、厚さがなく、コンパクトである。これにより、従来の方式よりも遠くの対象を撮影することができる。
製造方法には、従来は時間がかかっていた電子ビームリソグラフィーに代わり、高スループットで大きなパターンを作成することができるディープ紫外線フォトリソグラフィーを使用した。研究者らは、それに独自の手法を加えた回転ワーファーとステッチングを開発し、コストと環境の負荷を減らすことができた。
＜関連情報＞
- https://www.psu.edu/news/engineering/story/flat-pancake-sized-metalens-images-lunar-surface-engineering-first/
- https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.2c03561
高効率・口径80mmメタレンズ望遠鏡 High-Efficiency, 80 mm Aperture Metalens Telescope
Lidan Zhang, Shengyuan Chang, Xi Chen, Yimin Ding, Md Tarek Rahman, Yao Duan, Mark Stephen and Xingjie Ni
Nano Letters Published:December 16, 2022
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c03561
Abstract
Metalenses promise potential for a paradigm shift of conventional optical devices. However, the aperture sizes of metalenses are usually bound within hundreds of micrometers by the commonly used fabrication methods, limiting their usage on practical optical devices like telescopes. Here, for the first time, we demonstrate a high-efficiency, single-lens, refractive metalens telescope. We developed a mass production-friendly workflow for fabricating wafer-scale (80 mm aperture) metalenses using deep-ultraviolet (DUV) photolithography. Our metalens works in the near-infrared region with nearly diffraction-limited focal spot sizes and a high peak focusing efficiency of 80.84% at 1450 nm experimentally. Based on the metalens, we built a single-lens telescope and acquired images of the lunar surface, revealing its geographical structures. We believe our demonstration of the metalens telescope proves the exciting potential lying in the metasurfaces and could bring new possibilities for areas involving large optical systems, including geosciences, planetary observation, and astrophysical science.
