PCO助力光刻蝕相關(guān)技術(shù)的研究（3）：pco.panda成功用于使用深紫外投影光刻技術(shù)在可見(jiàn)光波長(zhǎng)下的全玻璃Metalens
All-Glass, Large Metalens at Visible Wavelength Using Deep-Ultraviolet Projection Lithography
使用深紫外投影光刻技術(shù)在可見(jiàn)光波長(zhǎng)下的全玻璃制大面積超透鏡
Joon-Suh Park, Shuyan Zhang, Alan She, Wei Ting Chen, Peng Lin, Kerolos M. A. Yousef, Ji-Xin Cheng, and Federico Capasso
DOI: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b03333
Nano Lett. 2019, 19, 12, 8673–8682
Publication Date: November 14, 2019
摘要翻譯
超透鏡是一種通過(guò)排列亞波長(zhǎng)納米結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的平面透鏡，局部地向入射光傳遞透鏡狀的相移，由于其超薄、輕量化和可定制的特性，特別是在有效載荷非常重要的應(yīng)用中，有望其替代折射光學(xué)器件。然而，為厘米級(jí)超透鏡制造高達(dá)數(shù)十億亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的要求可能會(huì)限制大型透鏡的尺寸可擴(kuò)展性和批量生產(chǎn)。在這篇文章中，我們展示了使用深紫外（DUV）投影步進(jìn)光刻技術(shù)制成的、能夠在可見(jiàn)光波長(zhǎng)下聚焦和成像的、厘米級(jí)尺度的全玻璃制超透鏡。在這里，我們通過(guò)在4英寸的熔融石英晶片平臺(tái)上制造45個(gè)直徑為1厘米的超透鏡，來(lái)展示其尺寸可擴(kuò)展性和大規(guī)模生產(chǎn)的潛力。該透鏡在可見(jiàn)光波長(zhǎng)下的任何均勻偏振入射下均表現(xiàn)出受衍射極限限制的聚焦行為。超透鏡的性能通過(guò)斯特列爾比（SR）和調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）進(jìn)行量化，然后將其與尺寸和焦距相似的商用折射球面和非球面單透鏡進(jìn)行比較。我們使用擁有彩色像元的sCMOS相機(jī)和掃描成像技術(shù)進(jìn)一步探究我們的超透鏡的成像能力，表明了這些超透鏡在虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）設(shè)備或生物成像技術(shù)領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：超透鏡、超表面、DUV光刻、可見(jiàn)波波長(zhǎng)、全玻璃
圖文節(jié)選（1）
除了各種超透鏡的特性外，我們還展示了采用兩種不同方法制作的1cm超透鏡的成像能力：AMOLED顯示器的直接成像和反射掃描成像，以展示超透鏡在不同成像技術(shù)中的應(yīng)用。圖5a顯示了AMOLED顯示裝置的直接成像示意圖。我們首先在移動(dòng)電話的AMOLED屏幕上提供圖像，并使用中繼透鏡收集和反轉(zhuǎn)屏幕上的圖像。然后，從中繼透鏡收集的圖像通過(guò)我們的1厘米超透鏡，并在放置在超透鏡焦平面附近的sCMOS彩色傳感器相機(jī)上形成圖像（有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱方法部分）。圖5b展示了在AMOLED屏幕上顯示哈佛大學(xué)全彩徽標(biāo)的圖像，圖5c則為彩色sCMOS相機(jī)上的圖像。盡管移動(dòng)電話上的圖像是由紅色、綠色和藍(lán)色像素的組合形成的（圖S7b），但由于超透鏡存在色差，sCMOS相機(jī)僅對(duì)紅色入射的焦平面上可見(jiàn)的圖像進(jìn)行成像。由于紅色AMOLED像元的帶寬有限，因此獲得的圖像模糊，色差仍然可見(jiàn)……哈佛標(biāo)志的圖像顯示在AMOLED屏幕上（Galaxy Note 8，三星），并且屏幕大約位于無(wú)限校正管透鏡（TTL180-a，Thorlabs），即中繼透鏡的焦平面上。來(lái)自顯示器的準(zhǔn)直光使用我們的超透鏡重新聚焦到sCMOS相機(jī)傳感器陣列（pco.panda 4.2，PCO Tech Inc.）。sCMOS相機(jī)放置在622 nm波長(zhǎng)的近似焦平面上，這是我們使用的AMOLED顯示器中紅色像元的最大強(qiáng)度波長(zhǎng)……
圖文節(jié)選（2）
圖5：超透鏡成像 。(a) 類似VR的AMOLED屏幕成像示意圖。中繼透鏡用于維持sCMOS相機(jī)的圖像平衡。(b) AMOLED屏幕上哈佛標(biāo)志的圖像。(c) 從超透鏡焦平面上的彩色sCMOS相機(jī)獲得的圖像。由于色差，只有紅色像素在sCMOS上成像。Harvard標(biāo)志是哈佛大學(xué)的商標(biāo)，經(jīng)哈佛學(xué)院院長(zhǎng)和院士許可使用。(d) 使用超透鏡的反射掃描顯微鏡示意圖。一個(gè)二維振鏡掃描并偏轉(zhuǎn)來(lái)自He?Ne激光的波長(zhǎng)為633nm的入射光，偏轉(zhuǎn)光束由一對(duì)透鏡（透鏡1、2）擴(kuò)展。然后，擴(kuò)展光束以一定角度入射到超透鏡上，并由超透鏡聚焦在分辨率目標(biāo)上。成像目標(biāo)將聚焦入射部分反射回超透鏡。然后超透鏡收集反射，光電二極管記錄偏轉(zhuǎn)點(diǎn)的反射強(qiáng)度。在324.35μm×324.35μm的正方形區(qū)域上逐點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)度記錄，掃描分辨率為0.998μm/像素。(e、 f) 分別使用掃描成像記錄USAF分辨率測(cè)試圖和Siemens star圖案的圖像。
關(guān)于pco.panda 4.2
pco.panda 4.2 標(biāo)志著新一代sCMOS相機(jī)的誕生。那么，這意味著什么呢？超緊湊相機(jī)外形設(shè)計(jì)帶來(lái)的良好通用性！并且此產(chǎn)品通過(guò)單條USB 3.1電纜即可同時(shí)完成供電和數(shù)據(jù)的快速傳輸，無(wú)需外部電源。
其16位的sCMOS芯片具有2048 x 2048的高分辨率和6.5 x 6.5 微米的像元尺寸，以及它卓越的成像質(zhì)量將使您獲益非淺。并且，此產(chǎn)品確保極高的量子效率和超低讀出噪聲。
pco.panda 4.2 的優(yōu)點(diǎn)包括最新的sCMOS技術(shù)的靈活設(shè)計(jì)，可充分支持您的廣泛應(yīng)用，大展拳腳。
基本參數(shù)：
單色或彩色芯片可選
超緊湊的外形設(shè)計(jì): 65 x 65 x 65 毫米
最新sCMOS芯片技術(shù)
分辨率2048 x 2048像素
像素尺寸6.5 x 6.5 微米
低中值讀出噪音2.1 e-
動(dòng)態(tài)范圍21500 : 1
量子效率可達(dá)80 %
快門曝光時(shí)間10微秒到5秒
40 fps @ 4.2百萬(wàn)像素分辨率
滾動(dòng)快門
USB3.1 Gen1 接口
通過(guò)USB數(shù)據(jù)線供電
關(guān)于此相機(jī)的更多信息，請(qǐng)點(diǎn)擊“閱讀原文”，內(nèi)含產(chǎn)品數(shù)據(jù)表及白皮書。
【關(guān)于PCO】
PCO于1987年誕生于德國(guó)，是高端科學(xué)級(jí)相機(jī)和高端工業(yè)相機(jī)系統(tǒng)的頂級(jí)技術(shù)和產(chǎn)品提供商，在高靈敏、超低讀出噪聲、高幀速率、相機(jī)制冷、廣泛的可選曝光時(shí)間范圍、紫外（UV）到近紅外（NIR）感光、超高動(dòng)態(tài)范圍、以及先進(jìn)的相機(jī)用超高速光纖接口10G CLHS FOL (Camera Link HS, Fiber Optical Link）等諸多成像相關(guān)之方向，具有獨(dú)特的核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)。PCO現(xiàn)有的產(chǎn)品序列包含最新的高靈敏高性能的sCMOS相機(jī)、高畫質(zhì)高速攝像機(jī)、門控增強(qiáng)型sCMOS相機(jī)、基于Two-Tap CMOS技術(shù)的頻域FLIM相機(jī)等。
德國(guó)PCO相機(jī)和技術(shù)可廣泛應(yīng)用于可見(jiàn)光、紫外光、近紅外光、熒光、弱光和單光子級(jí)信號(hào)的成像和定量分析，以及時(shí)間分辨、熒光壽命分析、高速和超高速成像等。其適用范圍涵蓋物理科學(xué)、生命科學(xué)、工程、國(guó)防、工業(yè)以及光電科學(xué)、天文學(xué)等諸多領(lǐng)域。
德國(guó)PCO公司中國(guó)總代理商---元奧儀器