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超表面的大规模量产方法亮相,有望革新智能手机镜头

MEMS 2020-06-24 14:15 次阅读

据麦姆斯咨询报道,瑞典查尔姆斯理工大学(Chalmers University of Technology)研发的技术为超表面(metasurfaces)生产制造提供更加简便的方法,从而使得超薄透镜的量产接近现实。

近些年,光学技术取得了巨大进步:智能手机摄像头可与数码单反相机相媲美,这归功于更小、更高性能的传感器和其它电子组件,但镜头(透镜)本身的变化相对较小。在过去的十年中,研究人员开始研究超表面(metasurfaces)技术,期望革新现有的透镜。


超表面是指一种厚度小于波长的人工层状材料,可以通过亚波长的微结构来调控电磁波的偏振、相位、振幅、频率等特性,是一种结合了光学与纳米科技的新兴技术。超表面可视为超材料的二维对应。

虽然,超表面是一些热门光学应用(如激光雷达)的“诱人”材料,但是,迄今为止,超表面的制造仍然涉及昂贵且复杂的工艺,阻碍了其广泛应用。

据麦姆斯咨询报道,瑞典查尔姆斯理工大学的研究项目现已开发出一种新方法来制造相位梯度(phase-gradient)超表面,旨在减少加工时间和所涉及的安全隐患。这项工作发表在ACS Photonics上。

“目前,超表面需采用要求很高的工艺制造而成,这些工艺通常涉及透明电介质的沉积,然后再进行光刻、沉积、蚀刻等步骤。”该项目研究人员在发表的论文中写道,“我们研发了一种经济有效的替代材料平台和制造方法——易用、可扩展且基于无害化学物质,能够极大地加速基于超表面的光学元件的发展进程及产业影响。”

该研究团队的解决方案涉及在半导体制造工艺中使用一种标准的负性光刻胶材料,该材料可以通过电子束曝光变硬。如果使用合适的掩模来图形化材料,则负性光刻胶自身就可以形成超表面,从而将制造工艺流程限制为基本上仅需单步光刻。

尤其是,该项目明确了:使用现有的负性光刻胶材料及新的制造方法,可以实现通往“聚合物超表面”之路。这是一类对光学应用具有吸引力的超材料,但迄今为止尚未得到广泛探索。

该研究团队的新方法包括将所选的聚合物负性光刻胶材料旋涂到玻璃板上,然后通过单次电子束光刻曝光对其进行图形化,以在表面生成高深宽比的纳米鳍(nanofin)结构,从而可以产生超材料的行为。

新方法通过电子束光刻技术进行负性光刻胶材料的图形化。宏观尺寸的超表面透镜可以在几个小时内制作完成,这比任何现有的基于EBL的方法都快得多。

由负性光刻胶材料制成的双折射纳米鳍(nanofin)可用于超表面

大规模量产超表面

瑞典查尔姆斯理工大学的丹尼尔·安德烈(Daniel Andren)表示:“我们可以在塑料薄膜上制作复杂的图形,这种塑料薄膜在显影之后将构成超表面。“最终制造出的光学元件可以像普通相机镜头一样汇聚光线,但它的厚度要薄数千倍,并且也可以灵活使用。”

为了检验新方法,该研究团队在实验室利用一个下午就制造出直径为1厘米的凸透镜,该透镜由超过6亿个独立的纳米级元件组成。然后,在直径为400微米的物体上进行的成像试验表明,所得的图像清楚地显示了目标物体的最佳细节。

该研究团队还构建了具有异常反射特性的光栅和圆柱形超透镜,这表明该制造方法与柔性塑料支架和作为衬底的金属镜都兼容。

由负性光刻胶材料制成的透射式超透镜,用于聚焦和成像

在柔性衬底和反射衬底上制作的超表面

该方法可能对创建平面消色差光学元件特别有价值。根据该研究团队的说法,聚合物的折射率色散通常较低,这可能使其成为此类光学元件的合适材料。去年,哈佛超材料实验室的先驱——费德里科·卡帕索(Federico Capasso)创造了一种由非对称纳米鳍(nanofins)组成的消色差超透镜,能够将光聚焦在可见光谱范围内而不会出现像差,这再次证明了这种消色差超材料的潜力。

“我们的新方法可能是迈向大规模量产超表面的重要一步。”瑞典查尔姆斯理工大学物理系Ruggero Verre评论道,“这就是我们努力实现的目标。超表面可以创造不同的光学应用效果,并提供各种技术实现的可能性。最好的还在后面,敬请关注。”
 

原文标题:超表面的大规模量产方法亮相,有望革新智能手机镜头

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ISL29020是一种低功耗、高灵敏度的集成光带有I2C接口的传感器

室内空气净化监测系统设计

为解决室内污染,室内空气监测净化系统孕育而生,它基于物联网技术,除了空气检测、净化的同时也可作为室内智能家居的总控制端。...
发表于 10-09 17:01 1212次 阅读
室内空气净化监测系统设计

ST-SENSOR-FINDER ST-SENSOR-FINDERMEMS和传感器产品查找用于移动设备

于Android和iOS电话移动应用 友好的用户界面 的直观的产品的选择: MEMS和传感器 评估工具 应用 参数搜索使用多个过滤器 部件号搜索 访问技术文档 从ST经销商在线订购 通过电子邮件或社交媒体最喜欢的部分数字管理经验分享 支持的语言:英语(中国,日本和韩国即将推出) 在ST-SENSOR-FINDER提供移动应用程序的Android和iOS,提供用户友好的替代通过MEMS和传感器网络产品组合搜索,驱动用户一起顺利和简单的导航体验。...
发表于 05-20 17:05 61次 阅读
ST-SENSOR-FINDER ST-SENSOR-FINDERMEMS和传感器产品查找用于移动设备

STSW-BLINDSPOT STSW-BLINDSPOT固件AEK-BLINDSPOTB1

制通过AEK-LED-21DISM1 通过EV-VN7050AS传送带控制 通过霍尔磁场探测传感器 值与AEK-MCU-C4MLIT1 ADC采样 基于磁场变化的LED光控制由霍尔检测传感器 固件下载到AEK-MCU-C4MLIT1与SPC5-UDESTK-SW 在STSW-AUTODEVKIT AutoDevKit™插件版本1.1.0(或更高)可用的源代码 在STSW-盲点固件允许系统级由所述AEKD-BLINDSPOTA1示范硬件以及与特定应用所需的所有负载AEKD-BLINDSPOTB1板面板的盲点模拟检测试剂盒的功能的检查。...
发表于 05-20 16:05 37次 阅读
STSW-BLINDSPOT STSW-BLINDSPOT固件AEK-BLINDSPOTB1

WIREST-SDK WireST-SDK有线传感器的软件开发工具包为Linux网关

编写的软件开发工具包(SDK) 用于与EdgeST-SDK组合可用于快速启动 应用样品允许读取来自数据线连接的传感器节点和将数据发送到云 BSD(3-子句)许可证条款 WireST-之前在网关上执行本地计算SDK是Linux网关,允许接口网关有线连接一个传感器计算抽象库。
发表于 05-20 14:05 28次 阅读
WIREST-SDK WireST-SDK有线传感器的软件开发工具包为Linux网关

STSW-STPM001 STSW-STPM001STPM32 / 33/34评估软件

及配置STPM3x设备 适用于并行和USB加密狗和UART接口 单读或取样可用 自动寄存器读取电压,电流,功率和能量值的转换 应用设计向导目标的评分 自动校准程序为: 振幅 相移 电源偏移 应用和配置可被保存到文件,并从它装 2.0框架 在STPM3x评估软件是一个图形用户界面来读取,配置和校准STPM3x电能计量IC,适合于并行和USB硬件接口和UART接口。应用程序有一个唯一的工作区域,其中用户可以读取设备寄存器和写配置和校准参数。应用参数(如传感器灵敏度,AFE参数)所选择的设备可以被配置为返回测量的功率,电流和电压。数据采集​​可被设置为从所述设备读取的一个或多个数据样本,并且相同的数据可以以表格的形式输出,并保存为Excel文件。提供向导工具,引导该应用程序设计期间,用户和自动校准该设备。当前会话的数据可以保存在任何时候的一个项目;现有项目可以打开或者可以创建一个新项目。...
发表于 05-20 11:05 62次 阅读
STSW-STPM001 STSW-STPM001STPM32 / 33/34评估软件

STSW-MEMS034 STSW-MEMS034并购案精简版 - 源代码

用户界面(GUI),用于Windows平台 提供的GUI的源代码,C#语言 使用STEVAL-MKI109V3专业MEMS工具板兼容 为寄存器配置和输出数据管理的示例代码 在的Unico精简版图形用户界面(GUI)是一个完整的评估软件包提供的C#源代码示出了如何管理从通用MEMS传感器的传感器数据流(诸如加速度计,陀螺仪,磁力和压力传感器)连接到STEVAL-MKI109V3专业MEMS工具板。
发表于 05-20 11:05 44次 阅读
STSW-MEMS034 STSW-MEMS034并购案精简版 - 源代码

PA192 PA192PA192是用于在小的 硬币 的形式因子音频分析和特别适合于与传感器语音识别和语音asssistant应用程序 处理和无线产品加速器

发表于 05-20 11:05 55次 阅读
PA192 PA192PA192是用于在小的 硬币 的形式因子音频分析和特别适合于与传感器语音识别和语音asssistant应用程序 处理和无线产品加速器

SENSIBLE SensiBLE准备使用的BLE上系统模块填充有传感器 低功率的ARM 32位Cortex®-M4 CPU和硬币型电池 今天加快物联网产品的研发!

发表于 05-20 11:05 80次 阅读
SENSIBLE SensiBLE准备使用的BLE上系统模块填充有传感器 低功率的ARM 32位Cortex®-M4 CPU和硬币型电池 今天加快物联网产品的研发!

AR0237AT CMOS图像传感器 数字 2.1 MP /全高清 1 / 2.7英寸

美半导体的AR0237AT是一款1 / 2.7英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为1928(H)×1088(V)。它可以在线性或高动态范围模式下捕获图像,并具有滚动快门读数。它包括复杂的相机功能,如像素内装箱,窗口以及视频和单帧模式。它专为低光和高动态范围的场景性能而设计。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR0237AT可以产生非常清晰,清晰的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择,包括监控和高清视频。 特性 卓越的低光性能 采用安森美半导体DR-Pix技术的最新3.0米像素具有双转换增益 高达1080p 60 fps的全高清支持,实现卓越的视频性能 线性或高动态范围捕获 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持用于外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 ...
发表于 08-13 13:47 359次 阅读
AR0237AT CMOS图像传感器 数字 2.1 MP /全高清 1 / 2.7英寸

AR0230AT CMOS图像传感器 2 MP 1/3

AT是一款1 / 2.7英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为1928Hx1088V。它可以在线性或高动态范围模式下捕获图像,并具有滚动快门读数。它包括复杂的相机功能,如像素内装箱,窗口以及视频和单帧模式。它专为低光和高动态范围的场景性能而设计。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR0230AT可生成非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择。 特性 高动态范围 应用 汽车 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-13 11:03 476次 阅读
AR0230AT CMOS图像传感器 2 MP 1/3

AR0237SR CMOS图像传感器 2.1 MP 1 / 2.7 更低成本

是一款1 / 2.7英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为1928(H)x 1088(V)。它采用滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如像素内合并,窗口以及视频和单帧模式。它专为低光和高动态范围场景性能而设计,可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR0237可以产生非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择,包括监控和高清视频。 特性 具有双转换增益的DR-PIX™技术 全高清支持1080p 60 fps,提供卓越的视频性能 线性或高动态范围捕获 片上锁相环(PLL)振荡器 支持线路交错T1 / T2读出以在ISP芯片中启用HDR处理 基于位置的集成颜色和镜头阴影校正 用于精确帧率控制的从属模式 ...
发表于 08-13 11:01 302次 阅读
AR0237SR CMOS图像传感器 2.1 MP 1 / 2.7 更低成本

AR0543 CMOS图像传感器 5 MP 1/4

美半导体专注于卓越的像素性能,为该传感器的卓越图像质量奠定了基础,具有卓越的色彩精度,低光灵敏度和低噪声水平.AR0542是一款1/4英寸CMOS有源像素数字图像传感器集成了复杂的片上相机功能,如窗口,镜像,列和行跳过模式以及快照模式。它可通过简单的双线串行接口进行编程,功耗非常低。 应用 移动 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 16:02 182次 阅读
AR0543 CMOS图像传感器 5 MP 1/4

AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5

是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线路交错T1 / T2读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0521可以产生非常清晰,锐利的数字图像,并且能够捕获连续视频和单帧,使其成为安全应用的最佳选择。 特性 5 Mp为60 fps,具有出色的视频性能 小型光学格式(1 / 2.5英寸) 1440p 16:9模式视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头阴影校正 精确帧率控制的从属模式 数据接口:♦HiSPi(SLVS) - 4个车道♦MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 安全摄像头 行动相机 车载DVR 电路图、引脚图和封装...
发表于 07-29 16:02 474次 阅读
AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5

AR0835 CMOS图像传感器 8 MP 1/3

图像传感器是一款1 / 3.2“光学格式1.4微米像素传感器,能够以每秒42帧的速度捕获其完整的8 MP传感器分辨率,以60fps的速度捕获1080P视频.A-PixHS(tm )技术将安森美半导体的第二代背照式(BSI)像素技术和先进的高速传感器架构结合在一起,实现了许多创新功能。它旨在实现低z高度相机模块,以满足OEM和移动设备制造商的需求。 特性 高动态范围 应用 移动 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 16:02 172次 阅读
AR0835 CMOS图像传感器 8 MP 1/3

AR0522 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5 近红外增强

是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线路交错T1 / T2读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0522可生成非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择。 特性 5 Mp,60 fps,优异的视频性能 小光学格式(1 / 2.5英寸) 彩色滤光片阵列:RGB和单色 1440p模式适用于16:9视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头着色校正 用于精确帧率控制的从模式 数据接口:♦HiSPi(SLVS) - 4条车道♦MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 近红外线增强 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 机器视觉...
发表于 07-29 16:02 353次 阅读
AR0522 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5  近红外增强