Гибридная ахроматическая метаповерхностная линза

Металинзы — ультратонкие оптические элементы, фокусирующие свет с помощью субволновых структур, — стали предметом многочисленных недавних исследований. По сравнению с рефракционными аналогами металинзы обладают меньшими размерами и массой, а также обеспечивают новые функциональные возможности, такие как управление поляризацией. Однако металинзы, корректирующие хроматическую аберрацию, также характеризуются существенно сниженной эффективностью фокусировки. В настоящей работе представлена гибридная ахроматическая металинза (HAML), устраняющая этот компромисс и обеспечивающая повышенную эффективность фокусировки в широком диапазоне длин волн 1000–1800 нм. HAML можно проектировать путем сочетания рекурсивной трассировки лучей с библиотеками смоделированных фаз вместо вычислительно ресурсоемких алгоритмов глобального поиска. Кроме того, HAML можно изготавливать из материалов с низким показателем преломления методом многоканальной фотолитографии для индивидуальной настройки или методом формования для массового производства. HAML продемонстрировали дифракционно-ограниченные характеристики при числовых апертурах 0,27, 0,11 и 0,06; средняя эффективность фокусировки превышала 60%, а максимальная достигала 80%. Более сложная конструкция — HAML с воздушным зазором — вводит промежуток между элементами, что позволяет реализовать еще большие диаметры и числовые апертуры.