Metalinse bei sichtbaren Wellenlängen: Beugungsbegrenzt fokussieren und subwellenlängenscharfe Bildgebung

Die subwellenlängenscharfe Bildgebung erfordert Linsen mit hoher numerischer Apertur (NA), die sperrig und teuer sind. Metasurfaces ermöglichen die Miniaturisierung konventioneller refraktiver Optik in planare Strukturen. Wir zeigen, dass Metasurfaces aus Titandioxid mit hohem Aspektverhältnis als Metallinsen mit NA = 0,8 hergestellt und entworfen werden können. Beugungsbegrenzt fokussieren wird bei Wellenlängen von 405, 532 und 660 nm mit entsprechenden Wirkungsgraden von 86, 73 und 66 % demonstriert. Die Metallinsen können nanoskalige Merkmale, die durch subwellenlängliche Abstände getrennt sind, auflösen und bieten eine Vergrößerung von bis zu 170×, mit Bildqualitäten, die mit denen eines modernen kommerziellen Objektivs vergleichbar sind. Unsere Ergebnisse bestätigen eindeutig, dass Metallinsen weitreichende Anwendungen in der laserbasierten Mikroskopie, Bildgebung und Spektroskopie haben können.