对于摄影师来说，为了获得高质量的照片，笨重笨重的摄影设备可能会给他们带来很多困扰，尤其是当他们要去开阔的乡村时。对于需要去紧急情况的医生来说，可能需要一个便携式成像系统来诊断疾病，特别是在可怕的交通状况下，比如地震。对于智能手机用户来说，他们可能想要更薄更轻的手机，但要有更好的摄像头，以及更长的电池时间。所有这些问题都可以通过开发超薄平面透镜来取代电子系统中的曲面透镜来解决。
与曲面透镜相比，平面透镜至少有两个优点。首先，平面透镜通过纳米级的表面结构聚焦光，因此它可以做得很薄，甚至比入射光的波长还薄，而弯曲透镜通过光在介质中传播一段距离来聚焦。其次，平面透镜可以消除成像过程中的畸变。纠正扭曲的典型方法是利用多镜头系统，这要昂贵得多，而且要占用空间。因此，开发超薄平面透镜是至关重要的，有了超薄平面透镜，照相机、太阳能电池等光学设备就可以变得更小、更便携。开发更薄、更轻的设备是一个日益增长的趋势。

左图:激光直写FZP透镜在碳纳米管基纸上。右图:制作好的纸透镜在反射模式下工作。背景:巴克纸的SEM图片，可以清楚地看到其中缠绕的碳纳米管。

在我们的研究中，我们报告了一种新型的激光直接刻蚀法制造平面透镜的方法，该方法快速，经济，可用于工业生产。直接书写技术使计算机能够以串行方式控制2D和3D图案的形成。与传统技术如光刻、冲压或其他需要掩模或预先存在的图案的图案方法相比，激光直写工艺通过非接触和无掩模制造工艺提供了高度的灵活性，可以实现任意图案，成本更低，更方便。
制造过程在上面图片的左边说明，而透镜的原理图(在反射模式下工作)在右边。我们制作的透镜是菲涅耳带板(FZP)，它由一系列在透明和不透明之间交替的同心圆组成，是平面透镜的最简单形式。现在它们被广泛应用于太阳能电池中，以聚焦来自太阳的光。巴克纸，看起来像一张黑色的纸，是由碳纳米管组成的，如图背景所示。FZP透镜的效率取决于相邻区域的折射率对比。对于不透明区域，反射越低越好。纸具有很强的吸光能力，是制作FZP透镜的理想材料。
在硅衬底上制备了半径为2mm的厚纸FZP透镜。大面积FZP透镜在光伏和成像领域具有很大的应用潜力。计算研究了FZP透镜的工作原理及其在可见光和太赫兹波段的性能。还进行了实验测量，以表征可见光区透镜，并取得了良好的符合模拟。
这项研究的有趣之处是，它展示了一种新型的激光处理纸，用于生产平面透镜，这有可能使电子设备更薄、更轻

邓苏楠，姜凯尔，巴特海德尔

英国伯明翰大学机械工程学院微与纳米技术实验室
伯明翰b152tt，英国

出版

激光在巴克纸上定向书写平面透镜。
邓森，Penchev P，刘军，王勇，姜坤，Dimov S，张震，刘勇，冷军，Butt H。
纳米尺度。2015年8月7日

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