超透镜是一种能够操纵光的纳米人工结构，它提供的技术可以显着减小传统光学元件的尺寸和厚度。该技术在近红外区域特别有效，在被称为“自动驾驶汽车之眼”的激光雷达、微型无人机和血管探测器等各种应用中具有广阔的前景。
尽管具有潜力，但目前的技术需要数千万韩元才能制造指甲大小的超透镜，这对商业化构成了挑战。幸运的是，最近的一项突破表明有望将其生产成本降低千分之一。
由浦项科技大学(POSTECH)机械工程系和化学工程系教授JunsukRho等人组成的合作研究小组(POSCO-POSTECH-RISTConvergenceResearchTeam)提出了两种创新方法大规模生产超透镜并在大表面上制造它们。他们的研究发表在《激光与光子学评论》上。
光刻是一种通过利用光在硅晶片上压印图案来制作超透镜的工艺，是超透镜制造的一个步骤。通常，光的分辨率与其波长成反比，这意味着波长越短，分辨率越高，从而能够创建更精细、更详细的结构。在这项研究中，该团队选择了深紫外光刻，这是一种使用较短波长的紫外光的工艺。
该研究团队最近利用深紫外光刻技术实现了可见光区域超透镜的量产，相关成果发表在《NatureMaterials》杂志上。然而，由于现有方法在红外区域效率低下，因此出现了挑战。
为了解决这一限制，该团队开发了一种在红外区域具有高折射率和低损耗的材料。这种材料被集成到既定的大规模生产工艺中，从而在8英寸晶圆上成功创建了直径1厘米的大型红外超透镜。
值得注意的是，该镜头拥有高达0.53的数值孔径(NA)，凸显其卓越的集光能力以及接近衍射极限的高分辨率。圆柱形结构进一步使其不受偏振影响，无论光振动方向如何，都能确保出色的性能。
在第二种方法中，该团队采用了纳米压印，这是一种允许使用模具打印纳米结构的工艺。该工艺利用了通过与RIST合作研究积累的纳米压印技术知识。
这一努力被证明是成功的，该团队成功地批量生产了直径为5毫米的超透镜，该超透镜由4英寸晶圆上约一亿个矩形纳米结构组成。值得注意的是，这款超透镜表现出了令人印象深刻的性能，孔径为0.53。其矩形结构表现出偏振相关特性，有效响应光振动的方向。
在此成果的基础上，该团队集成了高分辨率成像系统来观察洋葱表皮等真实样本，验证了超镜头商业化的可能性。
这项研究具有重要意义，因为它克服了传统的一对一超透镜生产工艺的局限性。它不仅有助于创建针对特定应用而定制的具有偏振相关和偏振无关特性的光学器件，而且还可以将超透镜的生产成本降低多达1,000倍。
JunsukRho教授表示：“我们已经实现了晶圆级高性能超透镜的精确、快速生产，尺寸达到厘米级。我们的目标是通过这项研究加速超透镜的工业化，促进高效光学器件和技术的进步。光学技术。”
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