三星与浦项科大联合研发三分之二波长相位延迟超透镜技术
首次提出了一种仅使用三分之二波长相位延迟（而非传统的全波长）来实现光衍射的方法
（映维网Nweon 2025年08月18日）三星日前发文介绍了公司与浦项科技大学联合开展的一项产学研项目成果。团队主要介绍了一种具有三分之二波长相位延迟超透镜的紧凑型眼动摄像头，而相关解决方案有望减少XR设备的厚度和重量。
XR是一种受到广泛关注的先进技术。XR通过模拟现实世界环境或创造全新的环境，提供高度沉浸式的体验，从而提升用户的参与度和交互性，并已在游戏、教育、医疗保健、房地产和工业培训等多个领域找到了多样化的应用。
目前，业界正积极研发社日常用例的轻便化AR眼镜。但要在不影响显示性能、电池续航或功能的前提下减小AR眼镜的尺寸和重量，这是一个关键挑战。针对所述问题，一系列的团队都在探索超透镜的应用。
超构透镜是一种利用排列在平坦表面之上的纳米结构（比人的头发丝细得多）来操纵光线的超薄透镜，它不依赖传统透镜那样的曲面设计，是成为开发紧凑轻巧光学器件的理想选择。
为了精确控制光线，超透镜必须产生一个波长（即光在一个振荡周期内传播的距离）的相位延迟<。这种相位延迟确保光波在焦点位置正确重叠，从而产生清晰的图像。实现这一目标通常需要构建数千万个极其窄而高的纳米结构，其纵横比至少为1:10。相关结构制造困难且易断裂，对商业化构成了重大挑战。
三星和浦项科技大学团队表示：“由于制造工艺复杂且机械稳定性低，超透镜一直难以商业化。为了克服这一难题，我们与设计、仿真、制造和验证领域的专家合作，开发了一种新的纳米结构设计方法。”
研究人员首次提出了一种仅使用三分之二波长相位延迟（而非传统的全波长）来实现光衍射的方法。所述方案主要利用了这样一个现象：构成一个超晶胞的纳米结构即便在三分之二波长相位延迟下都能保持恒定的相位梯度，从而令波前在远场中保持稳定。
由于相位延迟与纳米结构的宽度和高度成正比，这种方法使得纵横比可以降低到约1:5。所以，纳米结构的高度得以降低，而光学性能并未受到影响。相关改进降低了制造难度和缺陷率，提高了结构稳定性，并增强了生产效率和成本竞争力。
利用新开发的超透镜，团队为XR设备构建了一款超紧凑的红外眼动追踪摄像头。尽管外形纤薄，但它依然能够实现精确的瞳孔追踪和虹膜图案识别。
通过集成所述超透镜，摄像头的厚度相较于传统折射透镜摄像头减少了20%，从2.0毫米降至1.6毫米，从而减轻了重量和体积。系统同时在120度的宽视场下实现了精确的视线追踪和虹膜特征点识别。另外，调制传递函数（MTF）性能从50%提升至72%。
相关论文：Compact eye camera with two-third wavelength phase-delay metalens
团队指出：“研究引入了一种控制光衍射的新设计原理：在降低相位延迟要求的同时，释放出高光学性能、机械稳定性和成本效益的潜力。展望未来，这项技术有望扩展到可见光谱范围，并应用于小型化各类成像传感器系统，为设备差异化的新形态铺平道路。三星将继续推进包括产学研合作在内的多样化研究计划，以确保掌握能够塑造未来的下一代技术。”
