「前沿技術」長波紅外成像用多級衍射透鏡

2020-11-19 藍海星智庫

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受美國海軍研究署資助，猶他大學研發出寬帶輕質平板多級衍射透鏡，助力長波紅外成像系統小型化。

長波紅外成像對軍事、醫療和環境感知等領域至關重要。為保證透光率，通常採用矽、鍺或硫屬化合物等製成的曲面透鏡，加工成本高且尺寸較大，顯著增加成像系統的體積和重量。研究人員通過在平面透鏡上構造一系列直徑8 μm、高度不同的微結構，形成多級衍射透鏡。該透鏡使透射光發生衍射，產生光路偏折而聚焦。模擬結果證實該透鏡聚光效率較高，像差與傳統透鏡相當。實驗中製作了2個多級衍射透鏡試樣，並安裝在兩臺商用長波紅外相機上，以驗證其實際成像效果。結果表明，該成像系統的空間解析度優於170 μm，角度解析度約0.013°。採用高折射率矽平面透鏡和16個高度不同的微結構組成的多級衍射透鏡，在長波紅外波段的平均聚光效率達到71%。

這種多級衍射透鏡厚度低至10 μm，重量僅為傳統光學透鏡的1/100，製造工藝簡單、成本較低，有望用於新型夜視儀、航電設備或單兵裝備等。

（藍海星）

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