超透鏡現(xiàn)存的挑戰(zhàn)與制造難度

由于超透鏡的納米結(jié)構(gòu)和亞波長(zhǎng)的工作方式，其在研發(fā)，制造和檢測(cè)過程中的光學(xué)計(jì)量面臨挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的低分辨率技術(shù)很難準(zhǔn)確測(cè)量超透鏡的復(fù)雜特征。為了達(dá)到亞波長(zhǎng)的分辨率，必須采用特殊的技術(shù)，如電子顯微鏡或掃描探針顯微鏡。此外，超透鏡的制造公差也會(huì)影響其性能，因此精確的表征對(duì)于評(píng)估其表現(xiàn)至關(guān)重要。
超透鏡對(duì)偏振的敏感性進(jìn)一步增加了計(jì)量的難度，因此需要針對(duì)不同的偏振狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量。為了實(shí)現(xiàn)多光譜性能，還必須采用具有高光譜分辨率的*技術(shù)。此外，精確分析波前對(duì)于評(píng)估超透鏡的波前整形能力至關(guān)重要。與此同時(shí)，環(huán)境的穩(wěn)定性測(cè)試也是不可少的，以確保超透鏡的性能表現(xiàn)始終如一。

針對(duì)這些挑戰(zhàn)，目前Phasics已經(jīng)推出了綜合解決方案，能夠同時(shí)應(yīng)對(duì)超透鏡的偏振敏感性、多光譜性能、高精度波前分析以及環(huán)境穩(wěn)定性等多方面的需求。

Phasics的四波橫向剪切干涉技術(shù)，能針對(duì)性的對(duì)超透鏡進(jìn)行光學(xué)表征以提供對(duì)應(yīng)解決方案，并滿足:

- 亞波長(zhǎng)空間尺度下的高精度測(cè)量：Phasics的波前傳感器不僅具備優(yōu)于2nm RMS的光程差測(cè)量精度，還采用了便捷的C端接口設(shè)計(jì)，能夠直接連接顯微鏡，實(shí)現(xiàn)即插即用的快速安裝和亞波長(zhǎng)級(jí)別的空間分辨率。

- 偏振無關(guān)性：Phasics的波前傳感器支持全面的偏振測(cè)量，能夠精確分析超表面在不同偏振狀態(tài)下的光學(xué)響應(yīng)，從而更好地評(píng)估器件的實(shí)際性能。

- 多光譜測(cè)量能力：其產(chǎn)品能夠在多個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行高精度測(cè)量，確保超透鏡在多光譜應(yīng)用中的性能表現(xiàn)。

- 環(huán)境穩(wěn)定性：Phasics的傳感器能夠在不穩(wěn)定的環(huán)境條件下保持精確測(cè)量，消除環(huán)境影響對(duì)測(cè)量結(jié)果的干擾，確保數(shù)據(jù)可靠性。

通過Phasics的*測(cè)量技術(shù)，研究人員能夠全面應(yīng)對(duì)超透鏡和超表面技術(shù)在計(jì)量領(lǐng)域中的各種難題，推動(dòng)這些革命性技術(shù)在成像、激光系統(tǒng)和光學(xué)計(jì)算等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

Phasics超表面測(cè)量光路搭建

在下圖1這個(gè)例子中，超表面的簡(jiǎn)單相位偏移得到了測(cè)量。Phasics的高精度波前傳感器，能夠檢測(cè)到因生產(chǎn)誤差所引起的局部相位缺陷，從而可以幫助制造工藝的評(píng)估和調(diào)整，保證超表面的生產(chǎn)質(zhì)量。

圖1:  基于四波橫向剪切干涉法的超表面光學(xué)表征

法國(guó)CNRS CRHEA 實(shí)驗(yàn)室, S. Khadir - arXiv:2008.11369v1

下圖2描述了對(duì)一個(gè)Pancharatnam-Berry (PB) 超透鏡使用了兩種不同的圓偏振態(tài)進(jìn)行測(cè)量：右旋和左旋。根據(jù)設(shè)計(jì)，當(dāng)改變偏振狀態(tài)時(shí)，該超透鏡會(huì)生成正透鏡或負(fù)透鏡。

圖2: 左側(cè)顯示波前曲率的相位圖，右側(cè)是其相應(yīng)的曲線輪廓。中間相位圖譜展示在濾掉波前曲率后殘余的波前誤差。

Phasics的QWLSI技術(shù)不會(huì)受到偏振的影響，因此在從右旋圓偏振切換到左旋圓偏振時(shí)，我們的設(shè)備仍然可以對(duì)波前進(jìn)行詳細(xì)表征。圖2展示了波前曲率的變化。此外，可以通過濾掉主要的波前曲率來揭示殘余波前誤差，這些誤差反映了更高空間頻率的缺陷（見圖2中間的左側(cè)相位圖）。