我們?cè)S多人每天都在跟透鏡打交道，比如糾正視力的眼鏡或放大鏡中的鏡片即為透鏡。透鏡（英語：lens）是一種將光線聚合或分散的設(shè)備，通常是由一片玻璃構(gòu)成，也有由樹脂或水晶等透明材料制成。

傳統(tǒng)的光學(xué)透鏡通過玻璃等的厚度變化來調(diào)節(jié)入射光相位實(shí)現(xiàn)聚焦的，這樣的透鏡體積大、笨重、而且只能將光聚焦在有限的幾個(gè)波長上。

隨著光學(xué)科技的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)光學(xué)透鏡難以滿足如大規(guī)模集成、器件小型化、功能多樣化等要求。為此科技人員開發(fā)出了超透鏡（英語：metalens）。

超透鏡是一種通過人工方式將具有特殊電磁特性的光學(xué)天線，按照一定方式進(jìn)行排列的二維平面透鏡結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光振幅、相位、偏振等參量的靈活調(diào)控，在超分辨顯微成像、全息光學(xué)、消色差透鏡等方面具有重要應(yīng)用。超透鏡不僅突破了傳統(tǒng)光學(xué)透鏡的電磁屬性，其二維的平面結(jié)構(gòu)更易于加工和集成，為光學(xué)透鏡的小型化與集成化提供解決方案。

現(xiàn)在，加州大學(xué)的科學(xué)家們開發(fā)出了一種新型的、創(chuàng)紀(jì)錄的、超薄超透鏡（ultrathin metalens），它使用一系列細(xì)小的、相互連接的波導(dǎo)，類似于魚網(wǎng)，以創(chuàng)紀(jì)錄的效率將光聚焦在從可見光到紅外的波長范圍內(nèi)。如圖所示超透鏡的示意圖，它由微小的鈦波導(dǎo)構(gòu)成，右邊是單個(gè)波導(dǎo)的示意圖。

所以該透鏡被稱為“魚網(wǎng)消色差超透鏡”，英語：Fishnet-Achromatic-Metalens，簡稱：FAM。這種超透鏡扁平而緊湊，可以做得足夠小以適合日益小型化的需要。這種技術(shù)發(fā)展將導(dǎo)致改變太陽能、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、醫(yī)學(xué)成像、光信息處理以及其他依賴于光學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域的革命性進(jìn)展。

加州大學(xué)伯克利分校電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)副教授、首席研究員、布巴卡·坎特（Boubacar Kanté）說：“我們攻克了被視為基本的障礙。” “簡而言之，這是世界上最薄、最高效、最寬帶的平板透鏡。”

盡管在過去的十年中已經(jīng)提出了許多方法來實(shí)現(xiàn)平面透鏡，但是這種新型超透鏡是首次實(shí)現(xiàn)達(dá)到了多性能的組合。

該團(tuán)隊(duì)證明了其魚網(wǎng)消色差超透鏡能夠捕獲從640納米（紅橙色光）到1200納米（紅外光）范圍內(nèi)70％的入射光。如此寬波長范圍內(nèi)進(jìn)入魚網(wǎng)消色差超透鏡的光將聚焦在透鏡另一側(cè)的單個(gè)點(diǎn)上。

坎特說：“這些結(jié)果令我們感到非常興奮，因?yàn)樵S多應(yīng)用需要同時(shí)處理廣譜中的多個(gè)波長。” “比如在太陽能應(yīng)用中就是這種情況，我們需要將所有顏色的光聚焦到高效的太陽能電池或太陽能集中器上。”

坎特說，下一步的一個(gè)很好的步驟是開發(fā)可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的工藝。

該最新研究成果論文被發(fā)表在今天的《自然通訊》雜志上。