Широкополосная ахроматическая метаповерхностная линзовая решётка для интегральной визуализации в видимом диапазоне

Интегральная визуализация представляет собой перспективный метод трёхмерной (3D) визуализации, обеспечивающий захват и восстановление информации о световом поле. Для восстановления изображения и отображения трёхмерных сцен наблюдателю обычно используются массивы микролинз. Однако присущая массивам микролинз хроматическая аберрация снижает качество изображения, поэтому широкополосная ахроматическая визуализация остаётся сложной задачей для интегральной визуализации. В настоящей работе создан массив метаповерхностных линз из нитрида кремния, работающий в видимом диапазоне и предназначенный для восстановления трёхмерных оптических сцен методом ахроматической интегральной визуализации в белом свете. Массив содержит 60 × 60 нечувствительных к поляризации метаповерхностных линз с фокусировкой, близкой к дифракционному пределу. Наностойки в каждой метаповерхностной линзе с высокой эффективностью, составляющей в среднем 47% по результатам измерений, тщательно спроектированы так, чтобы обеспечивать нулевую эффективную материальную дисперсию и эффективное ахроматическое распределение показателя преломления в диапазоне от 430 до 780 нм. Кроме того, данный ахроматический массив метаповерхностных линз состоит всего из одного слоя нитрида кремния ультрамалой толщиной 400 нм, что делает его пригодным для гибридной интеграции с КМОП-схемами на кристалле и параллельного управления оптоэлектронной информацией. Ожидается, что эти результаты откроют возможности для полноцветной интегральной визуализации без аберраций, а предложенный подход потенциально может найти применение в высокомощной микролитографии, высокоточных датчиках волнового фронта, системах виртуальной и дополненной реальности, а также в трёхмерной визуализации.