金属透镜元级微内窥镜：高分辨率与微型化的未来

Meta-objective with sub-micrometer resolution for microendoscopes是当前光学成像领域的一个关键突破，特别是在医疗微型内窥镜技术的发展中扮演了重要角色。随着对体内微小结构高分辨率、非侵入式观察的需求日益增长，传统光学系统在实现大视场（FOV）下的高横向分辨率以及小型化方面面临挑战。本文提出了一种创新的解决方案——金属透镜元级联（meta-objective），即通过将多个金属薄片制成的透镜层叠设计，来构建具有超微米级别分辨率的微型显微镜镜头。 金属透镜（Metalens）利用了光的全向相位调控特性，能够有效地控制光线的传播方向和聚焦，从而在保持大FOV的同时，提高了分辨率。这种设计的优势在于能够显著缩小镜头尺寸，适应微创内窥镜的操作要求，对于深部组织的观察尤其关键，如在眼科、消化道、血管甚至神经系统的检测中。 研究团队，由来自中山大学物理与光电子材料与技术国家重点实验室的成员组成，包括杨燕柳、余庆云、陈哲铭、邱浩阳、余睿辰、姜少佳、何新涛、赵福丽和邓健文等，他们共同设计并实现了这种新型金属透镜元的制造与集成。每个金属透镜的直径仅为40微米，这样的小尺寸不仅减小了内窥镜的整体体积，还能够在保持高分辨率的同时，提供更广泛的视野范围。 论文接收于2020年8月，经过修订和接受后，于同年11月发表。这一创新成果展示了在微观尺度上对光学性能进行精细控制的可能性，预示着未来微型内窥镜技术的显著提升，有望极大地改善疾病的早期诊断和治疗过程中的可视化能力，降低手术风险，提高医疗效率。金属透镜元级联技术可能推动整个微型光学设备行业的发展，特别是那些需要高分辨率和紧凑设计的应用领域，例如生物医学、工业检测和科研探索。