SWIR超透镜！1.8-2.3微米，焦稳6%，跨境红外传感！

短波红外（SWIR）区域对紧凑型高性能光学器件的需求持续增长，这得益于从分子光谱到先进传感技术等广泛应用。来自英国格拉斯哥大学的严贺（Yan He）和阿德通米斯·达达（Adetunmise Dada）及其同事们，提出了一种新型超透镜设计，有效解决了这一关键光谱波段中传统光学的局限性。他们的研究利用亚波长纳米结构精确控制光线，克服了色差和器件体积庞大的挑战，在广泛的波长范围内实现了稳定的聚焦性能。这款创新型超透镜在氟化钙衬底上制造，展现出在1800至2300纳米之间有效抑制色差的能力，并保持了极其稳定的焦平面，为开发紧凑、高性能的红外光学系统提供了新路径。

短波红外（SWIR）技术因其独特的穿透能力和信息捕捉特性，在众多领域展现出巨大的应用潜力。例如，在工业检测中，SWIR能够穿透不透明材料，检测内部缺陷；在食品安全领域，可用于鉴别农产品品质；在医疗诊断上，则能进行无创深度组织成像。然而，实现这些应用的关键在于研发出更高效、更小巧的光学元件。传统的红外光学系统通常需要多片笨重且昂贵的透镜组合来校正色差，这不仅增加了系统的尺寸和重量，也限制了其在集成化设备中的应用。因此，业界一直在寻求一种能够兼顾性能与尺寸的新型光学解决方案。

超表面（Metasurfaces）和超透镜（Metalenses）技术正迅速发展，尤其是在中红外到可见光光谱范围内。这项研究的核心目标在于实现特定的光学特性，包括消色差、偏振控制、宽带操作以及最大化光操纵效率。这些紧凑型结构有望彻底改变传统光学系统。新媒网跨境获悉，当前研究正探索多种设计原理、材料和制造技术，以创建高性能超表面。科学家们正在深入研究硅和氟化钙等材料，并采用电子束光刻和纳米柱制造等方法。研究人员还在探索如何集成多个超透镜，以构建更复杂的光学系统。中红外光谱领域对超表面的研究尤为活跃，这主要是由传感、热成像和光谱学等应用所驱动。相关工作也延伸至可见光和近红外波长，应用于成像和显示技术，以及电信波段的光学通信。更先进的概念还包括光色散操纵以及探索超表面在非线性光学领域的潜力。

科学家们已经开发出一种新型超透镜设计，其工作波段位于短波红外（SWIR）范围内的1800至2300纳米之间。该器件由硅纳米柱在氟化钙衬底上构建而成，实现了宽带消色差，这意味着它能够在宽广的光谱范围内有效聚焦光线，而不会出现传统透镜常见的色畸变问题。通过精确控制这些纳米结构的几何形状，科学家们展示了对光相位的连续控制能力，从而在整个SWIR范围内实现了稳定的聚焦性能。模拟结果显示，该超透镜在整个带宽范围内保持了稳定的焦平面，焦距变化仅为焦距的6%，这代表了紧凑型光学系统的一个重大进步。

研究人员指出，在传输效率和偏振纯度之间存在一定的权衡，这意味着保持高传输率和精确偏振控制仍是未来优化的挑战。这项工作为开发需要SWIR波段光谱操纵的先进光子系统建立了重要的设计准则和基础。作者强调，需要通过制造和表征所提出的设计来进行实验验证，并建议未来的工作可以专注于在不影响宽带性能的情况下提高偏振控制能力。

在短波红外（SWIR）光学领域，一项突破性进展是实现了一种在1.8至2.3微米范围内进行宽带消色差聚焦的超透镜。该器件在整个带宽范围内保持了稳定的聚焦性能，焦平面变化仅限于焦距的6%。该超透镜利用氟化钙衬底上的硅纳米结构，以周期性的900纳米网格排列，从而能够精确控制色散和相位。研究人员精心调整了这些纳米结构的长度和宽度，以同时补偿色散并调制相位，最终实现稳定的聚焦性能。计算结果表明，该超透镜在1800-2300纳米范围内有效抑制了色差，这是宽光谱光学中常见的挑战。该设计采用了一种基于几何相位和潘查拉特南-贝里（Pancharatnam-Berry）相位调谐的统一相位补偿策略，简化了制造过程并增强了可扩展性。这款超透镜是首次在整个1.8至2.3微米范围内实现消色差聚焦的演示，填补了现有SWIR光学器件的一个重要空白。该团队的方法克服了以往设计的局限性，为紧凑型高性能SWIR系统铺平了道路，其应用前景涵盖传感、量子信息传输和非线性光学等领域。

这项研究成果不仅是光学领域的一项技术创新，更预示着短波红外应用市场将迎来更广阔的发展空间。随着超透镜技术的成熟，未来各种依赖SWIR成像和传感的设备将能够实现更小巧、更轻便、更高效的设计。这对于无人驾驶、安防监控、环境监测、生物医学成像以及下一代通信技术等领域都具有深远的意义。例如，在自动驾驶中，高分辨率的SWIR传感器能提升恶劣天气下的感知能力；在工业自动化中，更精准的SWIR光谱分析将提高生产质量和效率。新媒网跨境认为，这项技术突破将进一步推动短波红外产业的生态建设和创新应用。

为了帮助业界更深入地了解红外传感应用的市场格局和发展策略，相关市场研究机构发布了专业的报告。

TrendForce 2025年红外传感应用市场与品牌策略报告

发布日期：2025年1月1日
报告格式：PDF / EXCEL
语言版本：繁体中文 / 英文
报告页数：196页

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关键词：SWIR TrendForce 2025 红外传感应用市场与品牌策略 红外传感

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