| 2022-10-08 | (点此查看)

近些年,以超构透镜(Metalens)为代表的超构光学元件(MOE)正从实验室走向产业界,成为光学前沿技术的热点,有望为光学产业带来一场变革。麦姆斯咨询带领大家共同探寻微纳光学技术进展,把握光学应用新兴趋势!


微纳光学是当前光学技术发展中最活跃的领域之一,其结合了光子学和微纳技术的前沿成果。受益于半导体制造技术的发展,微纳光学元件可在与集成电路一样的洁净室中实现大批量制造,例如衍射光学元件(DOE)、微透镜阵列、衍射光波导、光学相控阵、MEMS微镜等。近些年,以超构透镜(Metalens)为代表的超构光学元件(MOE)正从实验室走向产业界,成为光学前沿技术的热点,有望为光学产业带来一场变革。


值此之际,麦姆斯咨询特邀请微纳光学行业资深学者和企业家,于2022年7月29日至31日通过线上直播方式举办了《第44期“见微知著”培训课程:微纳光学元件及应用》,带领大家共同探寻微纳光学技术进展,把握光学应用新兴趋势!


华中科技大学副教授易飞:微纳光学理论基础 & 超构透镜及长波红外相机

课程一:微纳光学理论基础

课程二:超构透镜及长波红外相机

老师:华中科技大学 副教授 易飞


微纳光学利用人工微结构可实现多维度的光场调控,为光学技术的发展提供了新的物理机制和实现手段。本期培训第一堂课程,华中科技大学教授易飞老师从《微纳光学理论基础》出发,阐述了电磁波在人工微纳结构材料中的调控机理,在此基础上分析了光波导、谐振腔、光子晶体、超构材料和超构表面等不同微纳器件的工作原理与性能特点,进而以典型二元光学和超构光学元件为重点,详细分析了其核心技术与制造工艺。在超构光学产业化应用方面,超构表面是当前极具前瞻性的研究方向,而超构透镜的出现,又进一步赋予了激光雷达、3D摄像头、AR/VR/MR等领域更具想象力的未来。在《超构透镜及长波红外相机》课程中,易老师重点讲解了用于长波红外成像的超构透镜的设计制备方法以及提升现有工艺的有效途径。结合其团队研究成果,易老师分析了基于大口径全硅超构透镜构建出长波红外超构透镜相机的创新策略,并介绍了其在温度测量、气体检测等领域的应用前景。从理论到核心技术,再到典型应用,易老师全面的梳理与解析,为学员们顺利开启了微纳光学之旅的第一站!


中山大学副教授梁浩文:基于光学超构透镜的显微成像技术

课程三:基于光学超构透镜的显微成像技术

老师:中山大学 副教授 梁浩文


显微成像技术是探索微观世界的重要手段,超构透镜的出现,为显微成像技术变革带来了新的机遇。在《基于光学超构透镜的显微成像技术》课程中,中山大学副教授梁浩文老师向学员展示了超构透镜为显微成像技术及应用带来的崭新面貌。课程伊始,梁老师介绍了显微成像技术的演进趋势以及超构透镜的最新进展,并引导学员们以问题导向思维聆听课程。基于扫描成像及宽场成像不同的成像特点,梁老师进一步分析了超构透镜在不同成像需求上的设计要点,由于超构透镜的数值孔径、消色差带宽以及尺寸三者间存在相互制衡关系,需要根据实际应用对各种参数做平衡与取舍,以实现最优设计方案。超构透镜的多功能性赋能了其在各种功能性显微成像技术方面的应用,包括像差矫正、辅助立体显微成像、提升内窥镜成像质量以及图像边界识别等。梁老师启发式的授课,为学员在超构透镜的多样化设计方面提供了更多灵感与思路。


北京理工大学教授黄玲玲:超构表面光场调控和全息技术

课程四:超构表面光场调控和全息技术

老师:北京理工大学 教授 黄玲玲


北京理工大学教授黄玲玲老师长期专注于新型微纳光学元器件、光场调控和全息显示等方面研究,在光学世界里“追光而行”,始终走在技术的最前沿。在《超构表面光场调控和全息技术》课程中,黄老师首先介绍了超构表面的研究现状与发展趋势,并分析了光场调控的演变之路,展示了超构表面和超构透镜所带来的技术革新。近年来,在各类成像和光信息处理应用中,基于超构表面的全息显示技术脱颖而出,不断展示出全新的技术魅力,黄老师以多项前沿技术研究为例,综述了近些年超构表面全息显示技术的发展路径、关键突破与创新应用,并分析了3D立体显示所面临的技术难点与解决策略。展望未来,通过优化超构表面调控自由度、完善可重构/实时波前调制方式、改进加工工艺,以及将其与AR/VR、光(泳)阱体三维显示、声阱体3D显示等技术相结合,有望赋能更多新型应用。


湖南大学副教授胡跃强:介质超构透镜及微型成像系统 & 光学超构表面的微纳加工技术研究进展

课程五:介质超构透镜及微型成像系统

课程六:光学超构表面的微纳加工技术研究进展

老师:湖南大学 副教授 胡跃强


介质超构透镜在成像和光学信息处理领域不断探索创新,逐渐显示出取代传统级联透镜的潜力。在《介质超构透镜及微型成像系统》课程中,湖南大学副教授胡跃强老师首先简述了介质超构透镜基本理论及其原理设计,分析了用于微型成像系统的超构透镜的研究进展以及当前面临的挑战,并以其团队在2D多参量调控超构透镜、3D超紧凑集成超构透镜和4D可调谐动态超构透镜等研究中取得的成果为例,为学员提供了可借鉴的科学研究思路。紧接着,胡老师以《光学超构表面的微纳加工技术研究进展》为主题,详细剖析了多种典型的超构表面微纳加工技术,包括电子束曝光、聚焦离子束刻蚀、激光直写加工、掩模光刻加工、纳米压印加工等方法,以及其他多种新兴、非常规的微纳加工技术,分析了各种方法的利弊。未来几年,超构透镜产业化发展将进入爆发期,而微纳制造工艺正是推动超构表面持续发展的驱动力。


青岛天仁微纳科技有限责任公司董事长冀然:晶圆级光学制造及纳米压印

课程七:晶圆级光学制造及纳米压印

老师:青岛天仁微纳科技有限责任公司 董事长 冀然


微纳光学元件从技术研发到产业化过渡之路,并非一蹴而就,大规模应用需求的增长,对加工制造提出了新的要求。本次课程,青岛天仁微纳科技有限责任公司董事长冀然老师从半导体加工工艺由“集成电”到“集成光”的演进路径出发,分析了晶圆级光学制造的优势,并对晶圆级光学元件的关键制造工艺做了细致讲解。接着,针对纳米压印技术、工艺、设备和材料做了梳理和介绍,并以国内外领先企业在纳米压印光刻领域的前沿研究成果为例,从技术路线和落地方案等角度做了深入剖析。纳米压印光刻技术具有可3D加工、高精度、成本低等优势,加之其与AR衍射光波导可以相互成就,未来有望在性能提升和成本下降的趋势中展现出更大的优势。目前,纳米压印光刻技术主要市场包括消费类电子产品、车载光学、AR眼镜、生物芯片、显示器件等,随着平台型微纳加工技术的进步,以及纳米压印光刻技术日趋成熟,将实现更多的光学创新应用。


北京至格科技有限公司首席执行官孟祥峰:AR近眼显示光波导

课程八:AR近眼显示光波导

老师:北京至格科技有限公司 首席执行官 孟祥峰


光学显示模组作为AR眼镜的核心,是制约其发展的关键技术,其中最具挑战性的显示方案——近眼显示光波导,更是被称为开启AR眼镜消费级应用的“金钥匙”。在《AR近眼显示光波导》课程中,北京至格科技有限公司首席执行官孟祥峰老师从技术、市场、产业化等角度,深入解读了光波导技术面临的挑战与机遇。AR近眼显示主要分为两大类技术路线:半透半反、光波导,光波导方案因可实现出瞳扩展,并能同时兼顾轻薄、视场角大和眼动范围大的优势,成为消费级AR眼镜的主流显示方案。孟老师以性能、成本更具优势的衍射光波导为重点,围绕其在色彩均匀性、视场角、能量利用率三方面所面临的技术难点,剖析了其设计、制造和测试过程中的关键问题。最后,孟老师为学员梳理了表面浮雕光栅波导产业链和主要厂商,分析了当前主流的技术路线及各种技术策略,并结合其个人多年技术与产业经验,为学员们提供创新思路和有益借鉴。


天津驭光科技有限公司总经理朱庆峰:AR眼镜光学传感与显示技术

课程九:AR眼镜光学传感与显示技术

老师:天津驭光科技有限公司 总经理 朱庆峰


随着各大巨头争先布局AR眼镜,AR领域呈现新的发展生态,不过,近眼显示技术、硬件形态优化、价格等,目前仍是AR眼镜走向消费级市场的掣肘,各方都在努力探寻致力于找到发展突破口。本次课程,围绕AR眼镜的传感与显示技术、形态、典型应用、市场前景和发展挑战等内容,天津驭光科技有限公司总经理朱庆峰老师为学员做了深入分析。朱老师以多家代表厂商的典型AR眼镜为例,从产品性能参数、技术路线、价格等角度做了详细测评,并针对其核心传感与显示技术做了对比分析。谈及未来发展趋势,朱老师称,要想走向消费级市场,轻量化的AR眼镜是关键,当前整个产业正面临一个关键发展节点,随着AR光波导技术发展及商业化落地,AR眼镜在性能和成本上将有更大的突破空间,为实现轻量化AR眼镜的批量化生产提供可能。要想实现规模化消费级应用,未来仍有重重挑战需要克服,需要产业链上下游齐心协力、共同攻克难关,为AR技术与应用创新来带更多的可能性。


华中科技大学副教授黄庆忠:光学相控阵(OPA)及激光雷达与光通信应用

课程十:光学相控阵(OPA)及激光雷达与光通信应用

老师:华中科技大学 副教授 黄庆忠


在激光雷达产业发展热潮中,光学相控阵(OPA)扫描技术被称为助力通往固态激光雷达之路的解决方案之一。本次课程中,华中科技大学副教授黄庆忠老师为学员分析了机械式、MEMS、OPA三种光束扫描方式的优缺点,描绘了光束扫描方式向低成本、小型化、固态化转变的趋势。不同类型的OPA原理、性能差异很大,与液晶OPA、MEMS OPA相比,光波导OPA具备扫描速度快、集成度高、工艺要求高等特点,有望实现商业化。黄老师以光波导OPA为重点,介绍了其研究现状与发展趋势,并对其性能指标优化方案做了解析。当前,激光雷达正朝向全固态方向快速发展,OPA作为下一代激光雷达的核心技术,发展空间巨大。除了应用于激光雷达领域,OPA在空间光通信、3D成像传感、AR智能眼镜等领域也不断进军,新的技术方案层出不穷,OPA也将在更多新的赛道上取得突破。


奕目(上海)科技有限公司产品总监汪睿:基于微透镜阵列的光场相机三维成像技术及应用

课程十一:基于微透镜阵列的光场相机三维成像技术及应用

老师:奕目(上海)科技有限公司 产品总监 汪睿


光场相机涵盖了微纳光学设计、制造、封装、测试、快速高精度计算成像等关键技术,每个单项核心技术都具有相当高的行业壁垒。本次课程,奕目(上海)科技有限公司产品总监汪睿老师结合丰富的图文与视频案例,分享了基于微透镜阵列的光场相机三维成像技术及应用。汪老师首先分析了基于相机阵列、微透镜阵列的光场成像技术差异,并指出,从应用角度而言,基于微透镜阵列的光场相机虽然在体积、拍摄方式、硬件成本等方面具有显著优势,但存在硬件制造、封装技术难等问题。针对微透镜阵列加工制造难点,以及基于微透镜阵列的光场相机在封装、多样性设计方面的常见问题,汪老师进一步做了解读。从发展前景而言,光场相机在3D机器视觉检测、半导体工艺设备检测、生物医疗、AR/VR、安防等领域具有独特的应用优势,随着技术的成熟与产品的迭代,光场相机将为高端制造打造更加自主可控的“制造之眼”,能够更高效地解决各种应用场景的难点、痛点问题,助力智能制造加速升级。


至此,《第44期“见微知著”培训课程:微纳光学元件及应用》圆满落幕。感谢各位老师的倾囊相授,也感谢各位学员的参与支持!期待每一次“见微知著”的相聚,都能为大家带来更加多元的思维碰撞,开拓更加广阔的视野,在未来的征程中行稳致远!



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