超深聚焦高分辨率双折射透射超透镜

       焦深（DOF）和横向分辨率是成像系统的两个重要技术参数，决定了聚焦透镜的纵向和横向分辨率。传统的透镜都是通过光在介质材料中传播相位积累来获得理想的相位分布，连续的位相轮廓对透镜的表面曲率提出了严格的要求，这给透镜的制造带来了巨大的挑战。另外，体积大、形状不规则等因素也增加了系统集成的难度，限制了其进一步的实际应用。幸运的是，二维超表面由于其对电磁波前的灵活调节和较低的制造复杂性，在紧凑的空间光调制方面产生了相当大的进步。超透镜具有在亚波长尺度范围内对电磁波进行工程振幅、相位和偏振处理的能力，与传统透镜相比具有显著的优势。新型深自由度超透镜主要由环状分割、径向调制（RM）和角度调制（AM）三种方法实现。但这些方法在仅适用于小数值孔径（NA）的情况下具有内在的局限性，这反过来又损害了给定孔径尺寸的横向分辨率。

       最近来自哈尔滨工业大学（Harbin Institute of Technology）的研究人员为了克服这一限制，提出并实验证明了一种双折射超透镜，实现了总散射场41λ的超深自由度，对应于从0.14到0.7的NA范围。同时，在这一范围内衍射限制的焦斑尺寸可以保证获得高分辨率的图像。此外，研究人员还提出了一种混合方法，该方法既利用了全息术在电磁场重建中的精度，又利用偏振复用技术实现了自由度的倍增。在两个正交偏振信道中，利用分层透射元原子对独立的相位分布进行编码，首次将广义散射矩阵与多极展开理论相结合，阐明了利用多层结构保持高透射率和扩大传输相位覆盖的机理。提出的超透镜为设计用于成像和探测应用的高分辨率深自由度系统提供了一种方案。文章以“Birefringent transmissive metalens with anultradeep depth of focus andhigh resolution”为题，发表在《Photonics Research》上。（鲁强兵）

      文章链接：https://doi.org/10.1364/PRJ.414181