在200亿美元的AR/VR眼镜市场上，“图像”就是一切。消费者正在寻找一种小巧、易于佩戴的眼镜，这种眼镜能提供高质量的图像，并具有社会认可的光学效果，看起来不像“虫子的眼睛”。
罗切斯特大学(University of Rochester)光学研究所(Institute of Optics)的研究人员提出了一种新技术，以最大程度地传递这些属性。在《科学进展》的一篇论文中，他们描述了用一种叫做“超表面”的纳米光子光学元件来印迹自由曲面光学。天富平台如何？
超表面是一片名副其实的微型银纳米结构森林，覆盖在一层薄薄的金属薄膜上，与光学的自由形状一致——实现了一种新的光学元件，研究人员称之为超形态。
这种变形器能够无视传统的反射定律，从各个方向收集进入AR/VR目镜的可见光，并将其直接定向进入人眼。
量子光学和量子物理学教授Nick Vamivakas把这种纳米结构比作小型无线电天线。“当我们启动设备，用正确的波长照亮它时，所有这些天线开始振荡，辐射出新的光，向下游传递我们想要的图像。”
“超表面也被称为‘平面光学’，所以在自由曲面光学上书写超表面是在创造一种全新类型的光学组件，”Jannick Rolland说，他是Brian J. Thompson光学工程教授和自由曲面光学中心主任
Rolland补充说:“这种光学组件可以应用于任何镜子或镜头，所以我们已经在其他类型的组件中找到了应用”，比如传感器和移动相机。
其目标是将进入AR/VR眼镜的可见光引导到眼睛。新设备使用一个空空间光学合成器来帮助实现这一点。然而，当合镜器是自由曲面光学系统的一部分，在头部周围弯曲以符合眼镜格式时，并不是所有的光都指向眼睛。光靠自由曲面光学无法解决这个特定的挑战。天富平台如何？
什么是自由曲面光学?
自由曲面光学是一种新兴的技术，它利用光学直径内外缺乏对称轴的透镜和反光镜来制造比以往任何时候都更轻、更紧凑、更有效的光学设备
应用包括三维成像和可视化、增强和虚拟现实、红外和军事光学系统、高效汽车和LED照明、能源研究、遥感、半导体制造和检测，以及医疗和辅助技术。
Rolland、Bauer和自由形态光学中心的合作者最近在《光学》杂志上发表了一篇论文，概述了这项技术，包括没有旋转对称的透镜的早期发展;自由曲面光学元件的设计、制造、测试和装配;基本理论，展望未来。
这就是为什么研究人员必须利用超表面来建造一种新的光学组件。
“集成这两种技术，自由曲面和超表面，了解它们如何与光相互作用，并利用这一点获得良好的图像是一个主要的挑战，”主要作者Daniel Nikolov说，他是罗兰研究小组的光学工程师。
制造的挑战
另一个障碍是“从宏观到纳米”，罗兰说。实际的聚焦装置直径约为2.5毫米。但即使是这样，也比印在自由光学上的最小纳米结构要大一万倍。
Nikolov说:“从设计的角度来看，这意味着改变自由透镜的形状，并以一种两者协同工作的方式将纳米结构分布在透镜上，这样你就得到了一个具有良好光学性能的光学设备。”
这就要求罗兰团队的光学工程师亚伦•鲍尔(Aaron Bauer)找到一种方法，以避免在光学设计软件中无法直接指定超表面。事实上，不同的软件程序被用来实现一个集成的metaform设备。
Nikolov说，捏造是令人生畏的。它需要使用电子束光刻技术，在这种技术中，电子束被用来切割薄膜超表面的部分，在那里需要沉积银纳米结构。用电子束在自由曲面上书写是非典型的，需要发展新的制造工艺。
研究人员在密歇根大学的Lurie纳米制造设备中使用了JEOL电子束光刻(EBL)机器。为了将超表面写在曲面光学上，他们首先使用激光探针测量系统创建了一个自由曲面的3D地图。然后，3D地图被编程到JEOL机器，以指定每个纳米结构需要在什么高度被制造。
