西安光机所太赫兹消色差超透镜研究取得进展

近日，中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室在太赫兹频段可变焦消色差超透镜领域取得新进展。相关研究成果发表在Journal of Science: Advanced Materials and Devices上。

超透镜是一种二维平面透镜结构，具有体积小、重量轻、易于集成等特点，可实现对太赫兹波振幅、相位、偏振等参量的灵活调控，有望解决天然材料在太赫兹频段电磁响应不足而导致的效率低、体积大等问题。近年来，消色差超透镜由于能够有效消除宽频带成像产生的色差问题而备受关注。然而，如何在实现宽频带消色差的同时，赋予超透镜连续变焦的能力，仍是目前亟待解决的难题。

研究团队基于Ⅲ-Ⅴ族半导体材料锑化铟（InSb）设计了性能优异的单元结构。随后，该团队采用几何相位和传输相位相结合的方式，巧妙设计超透镜单元结构的排布方式与空间取向，采用单层超透镜实现了太赫兹波的宽频带聚焦，有效消除了色差现象。进一步，该研究通过改变器件工作温度，进而调控器件单元结构的相位补偿范围，实现了焦距736.25 μm （NA = 0.62）至 861.02 μm（NA = 0.56）的连续变焦。该成果为设计多功能消色差超透镜提供了新思路，并有望进一步拓展太赫兹频段超透镜在显微成像和内窥镜等领域的实际应用。

连续变焦消色差超透镜工作示意图