研究人员利用标准的半导体制造技术，开发出了一种制造菲涅尔波带片（一种极薄的光学透镜）的开创性方法。

尽管这些透镜目前的效率较低，但凭借大规模生产和特定应用设计的潜力，它们有望为天文学到消费电子等众多行业带来变革。

重新定义光学器件制造

用微芯片制造方法即可实现大规模生产的超薄光学透镜，或可引领新一代小型光学器件的发展。东京大学和JSR株式会社的研究人员使用常见的半导体制造设备（特别是i线步进机）制造并测试了被称为菲涅尔波带片（FZPs）的平面透镜。这是首次采用这种方法制造此类透镜。尽管这些平面透镜目前的效率还比不上传统透镜，但它们在天文学、医疗保健和消费电子等多个行业彻底变革光学技术方面潜力巨大。

尽管诸如超透镜之类的平面透镜已经存在，但它们价格昂贵、结构复杂且可用性有限。制造商在追求更高质量、更优性能和更低成本的需求驱动下，正在学术研究人员的帮助下探索替代技术。菲涅尔透镜已成为一种颇具前景的解决方案，尤其适用于空间有限的应用场景。研究人员首次通过简单高效的工艺，利用标准工业机械成功制造出了样品透镜。

透镜生产技术取得突破

“我们使用常见的半导体光刻系统（步进式光刻机）开发了一种简单且可批量生产的制作菲涅尔相位板（FZPs）的方法，”光子科学与技术研究所的副教授小西国明（Kuniaki Konishi）表示。“这要归功于一种称为色阻的特殊光刻胶或掩模，其最初设计用作彩色滤光片。通过简单地涂覆、曝光和显影这种材料，我们制造出了能够将可见光聚焦到仅1.1微米的透镜，大约只有人类头发直径的百分之一。”

当前新型氟化 zone plate（FZP）的缺点是光收集效率仅为7%，这意味着它们产生的图像噪声过大。但该团队已经在研究通过改变使用色阻的方式将其效率提高四倍的方法。然而，这需要比本研究期间研究人员所能实现的、对色阻物理特性的更高程度的控制，尽管确实存在这种能力。

未来前景与环境效益

小西（Konishi）说：“除了高效地制造菲涅耳波带片之外，我们还设计了模拟实验，经证实，这些模拟实验与我们的实际操作非常吻合。这意味着我们可以在投入生产之前，根据医学等不同领域的具体应用量身定制设计方案。”“此外，我们还设想了环境效益和经济效益，因为与传统的制造方法不同，菲涅耳波带片的生产过程无需使用有毒的蚀刻化学品，并且可以显著减少能源消耗。”

因此，FZP可能还需要一段时间才能在您的超薄智能手机上以高视觉保真度捕捉精彩瞬间，但这一技术或受其启发的技术很快就会出现。

参考文献：山田良平、木下博之、高见友宏、伊迪·里塔波恩、松场水保、樱井春幸及小西邦明所著《利用i线步进式光刻机制作的全色光阻型菲涅耳波带片平面透镜》，发表于《光：科学与应用》2025年1月16日。DOI：10.1038/s41377-024-01725-6