Compact dual-band multi-focal diffractive lenses
我们设计，制造和表征多功能和紧凑的衍射微透镜，具有亚波长厚度和同时聚焦可见光和近红外光谱带在两个不同的焦点位置的能力，分别为24%和15%的测量聚焦效率。我们的技术采用高折射率和低损耗的溅射氢化非晶硅，使亚波长厚度仅为235 nm。此外，所提出的平面透镜概念是偏振不敏感的，并且可以容易地设计成在任何期望的波长范围内操作。实验证明了在宽带照明下具有两个目标光谱带的独立焦平面的成像，使得能够将样品的深度信息编码成不同的光谱图像。此外，只有100 $μ$ m和400 nm的最小特征尺寸的小足迹，建议的多功能和紧凑的衍射微透镜可以很容易地集成与垂直检测器阵列，同时集中和光谱选择电磁辐射。这为具有先进检测器架构的光谱和多光谱成像系统提供了新的机会。
2020-04-18 physics.app-ph physics.optics
Sub-wavelength imaging by space dilation
两个变换光学启发的平面透镜被用于构建能够将物体焦点周围的区域转置到图像焦点周围的放大区域中的光学系统。该系统的目标和图像焦点分别放置在自由空间和具有次酉相对介电常数和磁导率的扩张空间中。构成透镜的各向异性和不均匀介质使得能够处理高空间频率波而不将它们转换为倏逝波。数值模拟表明，所提出的设备执行放大的亚波长细节的可辨别的图像的能力。
2018-08-09 physics.optics
A ray-trace analysis of X-ray multilayer Laue lenses for nanometer focusing
厚衍射光学元件提供了一种有希望的方式，以实现对于短于约0.1 nm的X射线波长以接近1 nm的分辨率聚焦或成像。有效的聚焦要求这些透镜被制造成具有周期和取向变化的结构，使得光线在整个透镜孔径上服从布拉格定律，并在焦点处产生相长干涉。在这里，厚衍射光学元件的光线跟踪的分析方法被应用到这样的镜头，以优化其设计，并调查其操作和制造公差。表达式提供的波前像差和传输的轴对称透镜和交叉透镜对，每个焦点在一个维度像柱面透镜的四阶级数展开。我们发现，消球差波带片的设计，其中像差校正在一个大的视野，可以实现轴对称透镜，但不是交叉透镜。我们研究了焦距约为1 mm的1 nm分辨率透镜的性能，并显示其视场主要受布拉格衍射的接受角限制，并且像差可以限制焦距较长的透镜的性能。我们应用光线追迹形式主义的公差分析不完美的镜头，并检查一些策略，纠正他们的像差。
2020-05-30 physics.optics
Atom optical shop testing of electrostatic lenses using an atom interferometer
我们使用原子干涉仪进行原子德布罗意波透镜的原子光学车间测试。我们测量焦距和静电透镜的球差在三个独立的方式的基础上的对比度数据，相位数据，或德布罗意波前曲率的计算。我们报告的焦距为-2.5 km和-21.7 km，不同镜头的不确定性为5%。所有三种方法都给出了一致的结果。理解透镜如何放大和扭曲原子干涉条纹有助于改善用相位斩波器进行的原子束速度测量[New J.Phys.13，115007（2011）]，这反过来将改善原子极化率测量的准确性。
2013-12-04 physics.atom-ph physics.optics
Concave/convex switchable lens using active phase-change material Ge3Sb2Te6
通常，传统镜头的焦距是固定的。科学家们在将其调制成双焦点方面做了很多努力，这对于虚拟现实（VR）和辩论现实（AR）3D显示非常重要。透镜甚至更难以用一种几何结构实现凸和凹功能，即凹/凸可切换透镜，其可以调谐AR和VR中的3D真实图像和虚拟图像，对应于3D显示中的长景深。基于相变材料折射率可调的特性，本文提出了一系列凹/凸可切换透镜。当相变材料处于不同状态时，一个可切换透镜能够执行负焦距或正焦距，或者同时执行负焦距和正焦距。透镜可以是圆柱形、球形或其他类型。由于这些优良的特性，这些可切换透镜可用于各种光学领域。
2018-03-05 physics.optics
Subwavelength-thick Lenses with High Numerical Apertures and Large Efficiency Based on High Contrast Transmitarrays
我们报告亚波长厚，偏振不敏感的微透镜工作在电信波长的焦斑小到0.57波长和测量的聚焦效率高达82%。透镜设计基于高对比度透射阵列，其能够以亚波长空间分辨率控制光学相阵面。讨论了超薄薄透镜的严格设计方法，以及在高效率和小光斑尺寸（或大数值孔径）之间的权衡。由玻璃上的硅纳米柱组成的传输阵列可以通过高通量的光刻或纳米压印光刻来制造，从而能够广泛采用。
2014-10-30 physics.optics
Chromatic control in coextruded layered polymer microlenses
我们描述的形成，表征和理论理解的微透镜组成的交替聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯层多层共挤出生产。这些透镜通过光刻法制造，使用灰度掩模，然后进行等离子体蚀刻，使得双层堆叠的折射率交替出现在微透镜的半径上。交替的四分之一波长厚层形成一维光子晶体，其色散增强材料色散，允许通过调节分层结构来雕刻透镜的色散。使用惠更斯的原则，我们模拟我们的实验测量的焦距，这些镜头的反射带的多层聚合物膜，从其中形成的微透镜。对于焦距为300微米的56微米直径的多层透镜，我们测量了在一个浅的，50 nm宽的反射带中焦距的近25%的变化。
2014-12-30 physics.optics
Magneto-optical hologram lens with microsecond focal switching in magnetic garnet
Research Institute of Electrical Communication, Tohoku University（东北大学电气通信研究所）；Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.（信越化学工业株式会社）
研究基于磁性石榴石薄膜磁全息图的磁光有源透镜，用永磁体阵列创建图案聚焦激光束，通过施加磁场脉冲可逆切换聚焦状态，优化后实现10.8μs切换速度，超传统有源透镜，为超快有源透镜提供概念验证。
2026-07-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Reverse Chromatic Aberration and its Numerical Optimization in a Metamaterial Lens
在平面超材料透镜中，焦点随频率移动。这里，它是数字显示，这种运动可以通过适当的工程的超材料为基础的移相器，构成透镜的尺寸控制。特别地，这样的透镜可以被设计成呈现出不寻常的色差，其中焦距随着频率而增加，而不是减小。有人提出，这样的人工“反向”色差可以优化等离子体的毫米波诊断的横向分辨率，并在补偿光学系统中的其他组件的自然“普通”色差是有用的。更一般地，优化的色差将允许同时聚焦在位于不同距离处并且以不同频率发射或反射的若干物体上。
2013-02-28 physics.optics
Overcoming the tradeoff between confinement and focal distance using virtual ultrasonic optical waveguides
传统的光学透镜已经被用于聚焦来自外部的光而不干扰介质。聚焦光斑大小与传统透镜中的焦距成比例，导致在目标介质中的穿透深度与空间分辨率之间的折衷。我们已经表明，虚拟超声雕刻梯度折射率（GRIN）光波导可以在目标介质中形成，以引导和转向光而不干扰介质。在这里，我们证明了这样的虚拟波导可以中继外部聚焦光束通过介质超出外部物理透镜的焦距，以延长穿透深度，而不影响光斑大小。此外，可以通过重新配置虚拟波导来调谐光斑大小。我们表明，这些虚拟梯度折射率波导可以形成在透明以及混浊介质中，以提高限制和对比度的聚焦光束在目标位置。这种方法可以扩展到实现外部物理透镜和原位虚拟波导的复杂光学系统，以扩展光学方法的范围和灵活性。
2020-06-18 physics.app-ph physics.optics
Correcting astigmatism and ellipticity in Gaussian beams using a cylindrical lens pair with tunable focal lengths
提出一种基于三柱透镜（含可调双轴透镜对）的无源方法，通过调整透镜相对角度使像散光束束腰重叠，将像散椭圆光束转换为无像散圆形高斯光束，兼具高灵活性、低成本与紧凑性。
2025-06-27 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Ptychography imaging of the phase vortices in the x-ray beam formed by nanofocusing lenses
我们提出了重叠关联重建的X射线束形成的纳米聚焦透镜（NFLs）包含一些相位奇点（涡）在焦平面附近。作为测试对象，使用具有50 nm最佳特征的Siemens星形图案进行重叠关联测量。扩展重叠关联迭代引擎（ePIE）算法被应用到检索复杂的照明和目标函数的衍射图案集。重建显示在半峰全宽（FWHM）处，水平方向上的焦点尺寸为91.4 $\pm$ 1.1 nm，垂直方向上的焦点尺寸为70 $\pm$ 0.3 nm。复探测函数沿光束光轴传播，揭示了相位奇点的演化。
2013-11-06 physics.optics
Compact optical polarization-insensitive zoom metalens-doublet
与普通折射透镜相比，基于超表面的透镜（超透镜）提供了特定的概念优势。例如，可以通过改变两个超透镜之间的相对角度同时固定它们的距离来调整超透镜双合透镜的焦距，从而产生非常紧凑的变焦镜头。提出了一种改进的基于硅纳米柱的偏振不敏感设计。该设计在1550 nm波长下实现并通过实验表征。通过以10度的步长改变超透镜之间的相对角度，证明了从-54 mm到-+3 mm到+54 mm的双合透镜焦距的调谐。这导致成像系统的变焦因子在1和18之间变化。对于正焦距，双合透镜的聚焦效率最小为34%，最大为83%。实验和理论符合得很好。
2020-01-30 physics.app-ph physics.optics
Tunable Fluidic Lenses with High Dioptric Power for Impaired Vision
我们报告的实验和理论结果生产的宏观流体透镜具有高的屈光力，可调焦距和孔径形状，应用于自适应眼镜的亚正常视力段。该调节器宽17 mm，由弹性PDMS聚合物制成，可根据机械泵入的流体体积自适应地恢复几厘米内的调节距离。此外，该透镜可以提供在+25屈光度至+100屈光度范围内的放大率，具有波长量级的光学像差，以及小于2 $g$的总透镜重量。我们认为，这些功能使建议的镜头适合视力受损的部分。
2017-10-11 physics.app-ph physics.optics
On-axis diffraction-limited design of bi-parabolic singlet lenses
提出了一种双抛物面衍射限制透镜。以下参数的知识：物距、相对折射率、透镜厚度和像距，使得能够解析地计算抛物线前表面和后表面。给出了这种透镜获得衍射极限像的条件及其最大直径。这些双抛物面透镜可以以降低的成本容易地制造，并且可以用于多种商业和工业应用。文中介绍了获得这种曲面的方法，并给出了一个简单的实例，并用Oslo进行了验证。
2019-08-14 physics.optics
Ultra-high numerical aperture waveguide-integrated meta beam shaper
本文提出并实验验证单模波导集成超高NA超构光束整形器，可在小于100λ的短焦距下实现近衍射极限聚焦，NA达0.95、焦体积最小0.06 μm³。
2024-03-02 physics.optics
Geometric limits to geometric optical imaging with infinite, planar, non-absorbing sheets
新的射线光学元件允许光的广义光的折射射线，但几何形状对物体的位置和其几何图像之间的可能映射施加了限制。在这里，我研究的情况下，一个无限的，平面的，非吸收片，图像的整个三维空间。这种片的最一般情况相当于具有不同物侧和像侧焦距的薄透镜。特殊情况包括普通薄透镜、共焦小透镜阵列和n_2 = -n_1的负折射。
2009-05-25 physics.optics
High-numerical-aperture and long-working-distance objectives for single-atom experiments
我们提出了两个长工作距离物镜的数值孔径（NA）为0.29和0.4的单原子实验。物镜完全由商业目录上的$Φ$ 1“单透镜组装。这两种物镜都能够校正由于不同厚度的标准平面真空玻璃窗而引起的球面像差。NA $=0.29$和NA $=0.4$物镜的工作距离分别为34.6 mm和18.2 mm，在设计波长为852 nm，5 mm厚的二氧化硅窗口。此外，还可以通过稍微调整前两个透镜之间的距离来优化物镜，使其在整个可见光和近红外区域的单个波长下工作在衍射极限。NA $=0.29$和NA $=0.4$物镜的衍射极限视场分别为0.62 mm和0.61 mm，在设计波长处的空间分辨率分别为1.8 $μ$ m和1.3 $μ$ m。通过商业射线追踪软件模拟性能，并通过成像分辨率图和1.18 $μ$ m针孔确认。这两个目标可以用于捕获和操纵各种种类的单个原子。
2019-11-16 physics.atom-ph physics.optics
