Research progress of metalenses in mid-infrared band

LI Aoling; DUAN Huigao; JIA Honghui; LI Jianhua; HU Yueqiang

doi:10.37188/OPE.20223019.2313

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Research progress of metalenses in mid-infrared band

Modern Applied Optics | 更新时间：2022-10-24

- Research progress of metalenses in mid-infrared band
- Optics and Precision Engineering Vol. 30, Issue 19, Pages: 2313-2331(2022)
- 作者机构：
  
  1.湖南大学机械与运载工程学院国家高效磨削工程技术研究中心，湖南长沙 410082
  2.湖南大学深圳研究院微纳光学器件先进制造实验室，广东深圳 518000
  3.湖南大学粤港澳大湾区创新研究院（广州增城），广东广州 511300
  4.试验物理与计算数学国家级重点实验室，北京100076
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.37188/OPE.20223019.2313
  CLC： TN214;O434.3
- Received：27 May 2022，
  
  Revised：20 June 2022，
  
  Published：10 October 2022
- 稿件说明：
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李奥凌,段辉高,贾红辉等.中红外波段超构透镜研究进展[J].光学精密工程,2022,30(19):2313-2331.

LI Aoling,DUAN Huigao,JIA Honghui,et al.Research progress of metalenses in mid-infrared band[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(19):2313-2331.
李奥凌,段辉高,贾红辉等.中红外波段超构透镜研究进展[J].光学精密工程,2022,30(19):2313-2331. DOI： 10.37188/OPE.20223019.2313.

LI Aoling,DUAN Huigao,JIA Honghui,et al.Research progress of metalenses in mid-infrared band[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(19):2313-2331. DOI： 10.37188/OPE.20223019.2313.

摘要

中红外成像器件，特别是工作于大气窗口（3~5 μm和8~12 μm）的成像器件，在红外成像与探测方面具有重要应用。传统的中红外成像器件笨重、昂贵、工艺复杂，阻碍了未来轻量化和集成化的发展。由亚波长尺度的微纳米结构以周期或非周期的方式阵列而成的超构透镜，具有轻薄、易集成、多功能化的特性，为未来微型化的需求提供了新的可能性。本文对中红外波段的超构透镜研究进展进行了综述，介绍了超构透镜的基本相位调控方式及其在中红外实现高聚焦效率、消除色差和单色像差的机理，并整理了中红外超构透镜的成像应用，包括偏振相关成像、可调及可重构成像与其他一些成像应用，最后讨论了这一新兴领域的挑战及未来的发展前景。

Abstract

Mid-infrared imaging devices， especially those operating in the atmospheric window （3-5 μm and 8-12 μm）， have important applications in infrared imaging and detection. Traditional mid-infrared imaging devices are usually bulky， expensive and complicated， which hinder the development of lightweight and integration in the future. The metalens， which are composed of subwavelength micro-nano structures arrayed in a periodic or aperiodic manner， have the characteristics of thinness， easy of integration and multi-functionality， providing new possibilities for future miniaturization needs. In this paper， the research progress of metalens in the mid-infrared band is reviewed， then the basic phase control methods of the metalens and its mechanism for achieving high focusing efficiency， eliminating chromatic aberration and monochromatic aberration in the mid-infrared band are introduced. Moreover， this paper sort out the imaging applications of mid-infrared metalens， including polarization dependent imaging， tunable and reconfigurable imaging and other imaging applications. Finally， the challenges and future prospects of this emerging field are discussed.

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