復享光學 AR-Meta 首次實現超構透鏡全面光學量測分析

近日，上海市科委“優秀技術帶頭人”計劃的多個項目完成專家評審。該計劃旨在選拔和培養一批進入世界科技前沿的學術帶頭人和引領產業技術創新的技術帶頭人，促進其建設高水平科研梯隊和創新團隊，加快建設具有全球影響力的科技創新中心。其中，由復享光學承擔的“超透鏡檢測分析設備的研制”項目通過專家組評審，順利結項。

復旦大學資劍教授、石磊教授、香港城市大學蔡定平(Din-Ping Tsai)教授、中山大學董建文教授和哈爾濱工業大學(深圳)肖淑敏教授及其團隊直接參與了設備的研發工作。該項目首次實現了超構透鏡的全面量測分析，相關成果已發表于國際知名光學期刊 Light: Science & Applications。

蔡定平教授是微納光子學領域的頂尖專家，是超構透鏡的先行者和推動者。他認為，超構透鏡是光學行業的突破性產品，將改變我們看世界的方式，具有重大的應用前景。當前正處于超構透鏡量產的關鍵時期，誕生于單透鏡檢測的傳統技術已無法適用于晶圓級超構透鏡檢測需求。該項目所開發的“干涉成像相位測量技術”有望成為未來晶圓級超構透鏡檢測的首選方案。

相位：超構透鏡的本質

透鏡在生活中扮演著舉足輕重的角色，廣泛應用于手機、相機、眼鏡、顯微鏡、投影儀等設備。隨著智能時代的到來，無人機、VR/AR虛擬實境等設備中也需要用到光學模組，對透鏡的體積、功能、光學參數、成像質量提出了更高的要求。

超構透鏡(Metalens)是隨著微納制程工藝的進步和超構表面的研究發展而誕生的一種新型透鏡，突破了原有材料的物理極限。它由微米或納米結構單元有效排列組成，具有平面化、小型化、集成化等優勢，被視為下一代光學模組的核心元件。

晶圓級超構透鏡

圖片來源：Metalenz官網；Light: Science & Applications 2020, 9 (1), 55.

超構透鏡的工作原理是調控光波的相位分布，從而實現對光波波前的操縱。

然而，由于材料和加工工藝的限制，超構透鏡實際調控的相位分布與設計的相位分布二者之間存在的差異將影響其光學性能。因此，對實際調控的相位分布進行全方位的表征和分析至關重要。

任何光學元件的工作原理都是對波前相位的調控

圖片來源：Light: Science & Applications 2021, 10 (1), 52-63.

AR-Meta 超構透鏡光學檢測的智能化平臺

2019年，復享光學從超構透鏡的設計原理出發，對其光學檢測過程開展系統性的分析，在“上海市優秀技術帶頭人”項目的支持下，面向超構透鏡、超構表面、微透鏡陣列、DOE等新型微納器件的光學檢測，開發了第一代AR-Meta光學檢測系統，并成功推向市場。

經過四年的技術迭代，AR-Meta實現了對三維光場和相位分布全方位的光學檢測，并已形成面向前沿科學研究和晶圓級檢測的系列產品，構建了“超構透鏡光學檢測的智能化平臺”。這將促進形成標準化的檢測規范，為優化超構透鏡的設計、加工工藝提供關鍵支撐。

AR-Meta應用領域

AR-Meta 助力微納光子學的科研創新

在全球微納光子學領域，AR-Meta超構透鏡光學檢測系統已服務中科院、復旦大學、中山大學、同濟大學、西湖大學、香港城市大學、韓國光云大學等相關課題組，研究成果已發表于多個高水平學術期刊。

AR-Meta能夠定量、可視化地表征超構透鏡在空間上的多維光場調控能力。它采用了寬波段色差校正、消像差等光學設計，可在微米尺度實現可見-近紅外透反射光譜成像，便捷地獲取焦距、波相差、澤尼克像差、點擴散函數(PSF)、調制傳遞函數(MTF)、斯特列爾率、數值孔徑等關鍵性能指標參數。

AR-Meta表征超構表面的光場分布

圖片來源：韓國光云大學 Sang-Shin Lee 教授等 Advanced Optical Materials 2019, 7 (9), 1801337-1801346. 

AR-Meta表征超構透鏡的相位分布

圖片來源：Light: Science & Applications 2021, 10 (1), 52-63.

第一代AR-Meta產品交付

圖片來源：中科院西安光機所，2019.8.30

AR-Meta 賦能晶圓級制造與檢測

近年，AR-Meta持續深入產業，不斷提升技術成熟度、拓展檢測應用場景，已服務于多家光子芯片、AR/VR等領域的先鋒企業。

復享光學相信，光場和相位檢測技術能夠為超構透鏡的設計改進、加工工藝優化、缺陷控制、高通量檢測、品控保障等關鍵環節提供幫助，持續提高加工精度、提升產品良率，并最終促進超構透鏡產業化進程。

超構透鏡的產業價值鏈

迄今為止，超構透鏡技術所取得的進展表明，它在光學、成像和顯示系統的持續發展方面具有廣闊的應用前景。并且，超構透鏡可以在與計算機芯片相同的制造廠中制造，有望在不久的將來實現規模性量產。超構透鏡及其光學模組將為光通信、安防、智能駕駛、消費電子、醫療、科學儀器、傳感等領域帶來顛覆性的改變，而AR-Meta將成為超構透鏡研發和制造過程中的配套保障，在光學量檢測中發揮至關重要的作用。

圖片來源：https://news.harvard.edu/gazette/story/2018/01/ground-breaking-lens-focuses-entire-spectrum-of-light-to-single-point/ ；Science 2016, 352 (6290), 1190-1194.

關于復享光學

復享光學是深度光譜技術的創導者，歷時十年，深耕微納光電子領域，發展智能化全光譜技術，著力于光子學與人工智能的融合，形成了國際領先的深度光譜技術平臺，向市場提供從技術到產品，從模塊到系統的全面解決方案。

通過成立對接產業需求的“上海微納制程智能檢測工程技術研究中心”，并與復旦大學共建致力于研究微納制造前沿共性關鍵技術的“復旦大學光檢測與光集成校企聯合研究中心”，復享光學形成了多層次的研發平臺，以深度響應市場需求，持續推出突破性的產品。

復享光學已擁有國內外超3000家優質客戶，并與超170家半導體、高端材料、生物醫藥企業形成交流與合作，與客戶一起，致力于實現科學技術創新，推動微納制造產業發展。

參考文獻：

[1]  Science2011, 334 (6054), 333-337.

[2]  Science2016, 352 (6290), 1190-1194.

[3]  Advanced Optical Materials2019, 7 (9), 1801337-1801346.

[4]  Light: Science & Applications2021, 10 (1), 52-63.

[5]  Chemical Reviews2022, 122 (19), 15356-15413.

[6]  Nature Nanotechnology2018, 13 (3), 227-232.

[7]  Light: Science & Applications2018, 7 (1), 85.

[8]  Light: Science & Applications2020, 9 (1), 55.