消色差平面透镜研究获重要进展

近日，在国家重点R&D计划和国家自然科学基金的支持下，中山大学物理学院教授王雪华、李俊韬、副教授梁浩文团队在消色差平面镜片的研究上取得了重要进展，提出了一种全新的超构原子区分复用方法。相关成果发表在《光:科学与应用》中(Light：Science & Applications)。

论文共同通信作者王雪华表示，他的团队提出将相位散射控制能力有限的超构原子区分复用地，并在台阶相位色散补偿层上完成“高、宽”消色差平面镜片，同时具有高数值孔径、大直径尺寸和宽带消色差，突破了消色差平面镜片“高、宽”不能兼得的长期困境。

1609年，伽利略使用望眼镜(镜头组)开启了人类观察和观察宇宙的新时代。然而，固有的光学偏散射导致观测目标呈现偏色彩虹效应。为了消除偏色效应，霍尔在1729年创造了一个光学“神器”——消色差镜头，开启了近300年来消色差镜头的研发过程。现代信息技术要求开发微型、集成、轻薄的新型消色平面差镜头。

亚波长尺度人工超构原子具有一定的相位散射控制能力。利用这一特性，有序排列的超构原子可以实现消色差焦点和显像，进而制成消色差平面镜片。但这些超构原子对相位散射的控制能力有限，限制了消色差平面镜片的性能，导致消色差平面镜片无法同时实现高数值孔径、大口径尺寸和宽带消色差。科学家提出了许多解决方案，以突破“高、宽、宽”不能兼得的长期固有困境，但这些方法并没有得到有效解决。

因此，王雪华团队提出了一种全新的超构原子区分复用方法:利用台阶相位色散补偿层，将平面镜片分为传播相位变化的不同区域，从而实现超构原子相位散射有限调节的区分复用。原则上，这种复用可以反复重复，从根本上解决了消色差平面镜片不能兼得的固有“高、宽”的长期困境。

该研究为光子集成芯片、生物医学成像、人工智能、自动驾驶、机器视觉等新兴领域消色差平面镜片的广泛应用扫清了障碍。