近日，我校华南先进光电子研究院周国富教授团队在微纳光学领域取得了重要研究进展，是我校“双一流”物理学科建设的又一成果。该研究成果以“Mold-Free Self-Assembled Scalable Microlens Arrays with Ultrasmooth Surface and Record-high Resolution”为题，在线发表在光学领域顶级期刊Light Science & Applications（影响因子20.257）上。我校为第一完成单位，周国富教授、唐彪研究员和叶华朋副研究员为共同通讯作者，2019级硕士研究生刘志浩和新加坡南洋理工大学胡光维助理教授为共同第一作者。该工作得到了国家重点研发计划重点专项项目、国家自然科学基金、广东省自然科学基金、广东省光信息材料与技术重点实验室等的支持。据悉，这是我校首次以第一单位在该期刊上发表研究型论文。
微透镜阵列（Microlens array, 以下简称MLA）由于可支持大视场角和无限景深，已成为光学传感器、激光雷达系统、光场相机、光学显微镜、高通量无掩模光刻到三维(3D)成像和显示等广大应用中必不可少的光学组件。随着现代微纳制造技术的进步，具有高分辨率和低像差的MLA为开发小型化和高分辨率3D摄影、集成成像和自动立体显示开辟了新的路径，超越了传统体积庞大光学系统的性能。然而，具有可控焦距、高完美度和高填充因子的MLA的实现仍然具有挑战，成本高昂，阻碍了高分辨率3D摄影和显示技术的快速发展，影响了相关光学系统的分辨率和性能。
目前，选择性润湿透镜由于缺乏精确定义的模板，无法实现高度可控的润湿性差异，限制了液滴的曲率和数值孔径，阻碍了高性能MLA的实现。周国富教授团队采用了可调谐氧等离子体的选择性表面修饰，获得了具有高度可控润湿性差异的表面，制备得到了具有受控曲率的大规模微滴阵列。MLA的数值孔径高达0.26，并可通过调整修改强度或液滴剂量进行精确调控；在405nm、532nm和633nm这三个波长下的聚焦效率分别达46.2%、40.8%和46.3%，视场角达25.8°，在高空间频率下的调制传递函数均大于22%。此外，该团队还证明了所制造的MLA具有亚纳米级粗糙度的高质量表面，并允许高达10328 ppi的高分辨率成像。这项研究展示了大规模、低成本制备高性能MLA的方法，有望在快速增长的集成成像行业和高分辨率显示中得到广泛应用。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41377-023-01174-7
作者/通讯员:叶华朋 梁佩茵 | 来源:华南先进光电子研究院 | 编辑:卢嘉裕
