Millimeter-scale focal length tuning with MEMS-integrated meta-optics employing high-throughput fabrication.
Millimeter-scale focal length tuning with MEMS-integrated meta-optics employing high-throughput fabrication.
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采用高通量制造的微机电系统（MEMS）集成超构光学元件实现毫米级焦距调谐
DOI：
10.1038/s41598-022-09277-8
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发表时间：
2022-03-30
影响因子：
4.6
通讯作者：
Böhringer KF
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Han Z;Colburn S;Majumdar A;Böhringer KF
微型变焦透镜对于许多需要紧凑光学系统的应用至关重要。在此，我们利用机电驱动的0.5毫米孔径红外阿尔瓦雷斯超光学元件，展示了在低于40伏的驱动电压下实现3.1毫米（200屈光度）的焦距调谐。这是在任何低功率机电驱动的超光学元件中实现的最大焦距调谐，这是通过梳状驱动致动器中的高能量密度实现的，该致动器能在相对较低的电压下产生大位移。所展示的器件是通过一种新颖的纳米制造工艺制造的，该工艺适用于更大孔径的超光学元件，并通过倒装芯片键合改善了超光学元件之间的对准。整个制造过程与互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容，适合高通量制造。
Miniature varifocal lenses are crucial for many applications requiring compact optical systems. Here, utilizing electro-mechanically actuated 0.5-mm aperture infrared Alvarez meta-optics, we demonstrate 3.1 mm (200 diopters) focal length tuning with an actuation voltage below 40 V. This constitutes the largest focal length tuning in any low-power electro-mechanically actuated meta-optic, enabled by the high energy density in comb-drive actuators producing large displacements at relatively low voltage. The demonstrated device is produced by a novel nanofabrication process that accommodates meta-optics with a larger aperture and has improved alignment between meta-optics via flip-chip bonding. The whole fabrication process is CMOS compatible and amenable to high-throughput manufacturing.
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