Dispositivo de imágenes integrado con Metalens, de Xu et al., doi 10.1117 / 1.AP.2.6.066004 Crédito:Xu et al., doi 10.1117 / 1.AP.2.6.066004
La búsqueda de una resolución de imagen cada vez mayor en microscopía se combina con la creciente demanda de portabilidad compacta y alto rendimiento. Si bien el rendimiento de las imágenes ha mejorado, Los microscopios convencionales todavía sufren de los voluminosos, elementos pesados y arquitecturas asociadas con la óptica refractiva. Las metalentes ofrecen una solución:son ultrafinas, ultraligero y plano, y beneficiarse de muchas investigaciones recientes que han mejorado su eficiencia, FOV, y funcionalidades de polarización.
Según Tao Li, profesor de ingeniería y ciencias aplicadas en la Universidad de Nanjing, "Un metalente ultracompacto para imágenes miniaturizará e incluso revolucionará los dispositivos ópticos convencionales". A pesar de todo el trabajo en curso para mejorar las metalentes, la mayoría de los grupos de investigación los utilizan como sustitutos de las lentes refractivas convencionales en entornos ópticos convencionales. Para que las metalentes se muevan hacia la aplicación en el mundo real, es importante aprender a integrar metalentes en dispositivos ópticos ultracompactos.
En busca de un sistema de microscopio integrado compacto, El equipo de Li montó una metalente en un sensor de imagen CMOS para crear un prototipo de un dispositivo de imágenes del tamaño de una moneda. Como se informó en Fotónica avanzada , su dispositivo de imagen integrado metalente (MIID) exhibe una arquitectura ultracompacta con una distancia de trabajo de imagen de cientos de micrómetros. Usando un simple proceso de costura de imágenes, pueden obtener imágenes de microscopio de campo amplio con un campo de visión amplio y alta resolución.
Sistema de microscopio de bolsillo
El prototipo MIID involucra un metalente de silicio de tamaño milimétrico en una matriz de 6 x 6 bien diseñada. A pesar de la integración de múltiples lentes, La distancia de imagen sigue siendo relativamente pequeña (~ 500 μm) porque cada lente individual tiene un tamaño de aproximadamente 200 μm. Según los autores, se puede ampliar a una escala de centímetros para cubrir todo el sensor CMOS.
Imágenes de MIID integradas con matriz de metalentes de polarización multiplexada de fase dual (PMDP). (a) Distribución de fase de las metalentes de PMDP en el plano x-y. Los cuadrados azules y rojos indican la distribución de fase para las regiones de metalentes LCP y RCP, respectivamente. Las casillas punteadas correspondientes demuestran el campo de visión limitado. (b) Imagen de microscopio óptico de un metalente de PMDP con un tamaño de 200 μm. (c) Fotografía de la matriz de metalentes PMDP 6 × 6 fabricada. (d) Fotografía del prototipo de MIID con un tamaño de aproximadamente 3,5 cm × 3 cm × 2,5 cm. (f) Imagen cosida de la tabla de resolución de 1951 de la USAF. Crédito:Xu et al., doi 10.1117 / 1.AP.2.6.066004
La matriz de metalentes, que es un multiplexor de polarización, tiene dos perfiles de fase diferentes correspondientes a dos polarizaciones de luz circulares. Según Li, esta disposición asegura la eliminación de áreas ciegas.
Los autores esperan que el nuevo prototipo MIID presagie una nueva era del sistema de microscopio de bolsillo. Reconocen que es necesario mejorar el rendimiento de las imágenes y sugieren una variedad de enfoques, como la adopción de materiales de baja pérdida como GaN y SiN. Anticipan continuos avances en microscopía basados en meta-tecnología en el futuro.
