执行模拟图像处理（例如空间微分和边缘检测）的光学超表面有可能减少处理时间和功耗，同时避免使用笨重的 4 F 透镜系统。然而，当前的设计一直在空间分辨率、吞吐量、偏振不对称性、工作带宽和各向同性之间进行权衡。

在这里，纽约城市大学Andrea Alù，Michele Cotrufo展示了色散工程提供了一种设计超表面的优雅方法，其中所有这些关键指标都得到同时优化。

文章要点

1）研究人员通过实验证明了硅超表面能够执行各向同性和双偏振边缘检测，其数值孔径高于 0.35，光谱带宽在 1500 nm 左右为 35 nm。

2）此外，引入了定量指标来评估这些设备的效率。由于低损耗特性和双偏振响应，超表面具有很高的吞吐量效率，接近给定 NA 的理论最大值。

3）研究结果为利用自由空间超表面进行低损耗、高效和宽带光学计算和图像处理铺平了道路。

参考文献

Cotrufo, M., Arora, A., Singh, S. et al. Dispersion engineered metasurfaces for broadband, high-NA, high-efficiency, dual-polarization analog image processing. Nat Commun 14, 7078 (2023).

https://doi.org/10.1038/s41467-023-42921-z