【内容概述】
研究背景:超透镜在虚拟现实(VR)和增强现实(AR)系统的近眼显示(NED)中极具应用潜力,但此前的多波长消色差超透镜在厘米尺度上面临量产困难和数值孔径(NA)低的问题,且计算机生成全息(CGH)与投影单元的集成也存在挑战12。
研究内容:
- 设计并制备超透镜:运用伴随拓扑逆设计方法结合时域有限差分(FDTD)模拟,设计出直径 1cm、NA 达 0.7 的 RGB 消色差超透镜,采用辊对板(R2P)工艺制备,使用低折射率树脂材料,通过优化设计流程解决计算负担和材料限制问题34。
- 超透镜性能测试:实验验证该超透镜的光学性能,其焦距偏差小,接近衍射极限性能,在不同波长下聚焦效率稳定,成像分辨率优于传统 NED 显示系统,具备消色差成像能力5。
- 构建全息 VR NED 系统:将超透镜集成到全息 VR NED 系统中,利用波前调制技术和特定的 CGH 优化模型,有效校正像差,提升图像质量,实现 60° 宽视场成像,展示了超透镜在 NED 系统中的优势6。
该研究通过辊对板技术制备厘米级 RGB 消色差超透镜,并将其应用于近眼显示,为虚拟现实设备显示技术发展提供了新方向。
(文献见附件)