目前最高解析度的超透鏡問世

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▲新型光學超透鏡圖解。

日前，新加坡南洋理工大學的研究人員設計了一種新的光學透鏡，它具有最高的自由空間數值孔徑——接近1的數值。數值孔徑表示透鏡所能達到的最高解析度，因此該透鏡具有強大的聚焦光線的能力。這些能力可使透鏡特別適用於低光的應用，例如單光子發射。該研究由Arseniy Kuznetsov和Ramon Paniagua-Dominguez領導，他們在最近一期的《納米快報》(Nano Letters)上發表了關於這種透鏡的論文。

在此之前，自由空間鏡頭的最高數值孔徑為0.95，對應的最大收集角約為72度。但是這些鏡頭體積龐大且價值不菲,所以不能輕易按比例縮小以適用於非常小的系統。

新透鏡的數值孔徑為0.99，具有更高的解析度和更大的收集角（82度）。這款新鏡片是由超穎表面材料而不是傳統的鏡片材料製成的。

「高數值孔徑透鏡/顯微鏡的目標是廣泛應用於顯微鏡、光學探測系統、光學光刻、量子光學等領域的主要光學元件。」 Kuznetsov說道，「在這項工作中，我們使用了基於介電納米天線的超穎表面材料，從而達到比所有現有光學目標更高的數值孔徑，並且僅僅使用了幾百納米厚的設備。」

為了證明這種新型透鏡的優點，研究人員將其用於在金剛石納米晶體中成像氮-空位中心，這是幾十納米大小的納米晶體。實驗結果展示了該透鏡的超高解析度。

研究人員預計，在未來，該鏡頭也可以用來改進光刻技術，光刻技術可以用來製作電腦晶元和其他高解析度的設備。此外，新透鏡的廣角採集有望提高單光子發射過程的效率，而單光子發射過程被用於量子光學系統。

「我們認為，這個新概念將在探測弱光信號的領域中找到廣泛的應用。另一個重要的應用方向是可穿戴和移動的光子器件，其中需要密集集成高效光學元件。」 Kuznetsov補充道。

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編譯：Coke

責編：朱凡

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