伊利诺伊州UC团队开发出新型3D打印微透镜，具有可调节的折射率，这一特性使其具有高度专业化的光聚焦能力。研究人员表示，这一进展将通过显著提高计算机芯片和其他光学系统的数据路由能力来改善成像、计算和通信。

该项研究首次证明能够以亚微米级精度调节光线弯曲和穿过透镜的方向的能力，并获得了美国能源部、美国大学和美国国家科学基金会的支持。

球面透镜将光聚焦到与输入方向相反的透镜表面上

据了解，该产品具有制造不同形状和光学参数光学器件的能力，为光学器件面临的常见问题提供了新的解决方案。例如，在成像应用中，聚焦于特定对象通常会导致边缘模糊，或者在数据传输应用中，需要更高的速度而又不牺牲计算机芯片上的空间。新型透镜制造技术可以在一台集成设备中解决这些问题。

研究过程

作为演示，该团队制造了三个透镜：平透镜、世界上第一个可见光Luneburg透镜（一种以前无法制造的具有独特聚焦特性的球面透镜）、可以实现大规模数据路由功能的3D波导。

标准透镜具有单一的折射率，因此只有一个光可以通过透镜传播。通过在制造过程中控制内部折射率和透镜形状，研究团队利用两种独立的方法将光弯曲到单个透镜内部。

在实验室中，团队使用称为直接激光写入的过程来创建透镜。激光固化液态聚合物并形成直径约1 μm的小型几何光学结构。研究人员说，过去一直使用直接激光写入技术来创建其他只有一个折射率的微透镜。

研究人员通过在纳米多孔支架支撑材料内部印刷解决了折射率限制。脚手架将印刷的微光学器件锁定在适当的位置，从而可以制造带有悬浮组件的3D系统。

使用SCRIBE打印的设备

研究人员认为，这种折射率控制是聚合物固化过程的结果。截留在孔中的聚合物的数量由激光强度和曝光条件控制。团队成员表示，他们希望他们的方法将对复杂的光学组件和成像系统的制造产生重大影响，并将对推进个人计算有用。

这项技术应用的一个很好的例子就是它对个人电脑内数据传输的影响。目前计算机使用电气连接来传输数据。然后由于不同颜色的光可以用来并行发送数据，所以使用光波导可以显著提高速率发送数据。这其中的一个主要挑战是传统的波导只能在单个平面上制作，因此芯片上有限数量的点可以连接。通过创建三维波导，可以大大改善数据路由、传输速度和能源效率。

原文来源：https://optics.org/news/11/12/7

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