移動3D感測超透鏡的設計與加工 (ART/385CP)

市場對於越趨小型化設備，特別是移動 3D傳感器的需求愈來愈大，對更緊湊、更薄、更高效的光學透鏡需求也不斷提高。相比具複雜製備工藝的傳統光學透鏡, 超透鏡可使用半導體加工工藝製備，其半導體加工工藝只需簡單製備一層納米級平面結構，可使其成為新世代的平面光學元件，並能夠更好地應用在小型化設備。由於超透鏡設計需集合幾何光學和物理光學原理，目前超透鏡的設計流程需要運用多款光學軟件，使整個設計流程十分複雜及耗時。 本項目將設計窄帶超透鏡，通過與大學和業界合作，研究超透鏡的加工流程和材料選擇，用於更緊湊的移動 3D傳感器，包括了用於結構光3D傳感器的點陣投影超透鏡和近紅外成像超透鏡，以及用於ToF (Time-of-flight) 3D傳感器的泛光照明超透鏡和ToF成像超透鏡。此外，基於本項目中的設計經驗，將會開發窄帶超透鏡的自動化設計（MDA）工具，以簡化超透鏡的設計流程。 在本項目中，超透鏡將按照如下流程設計：（1）計算納米結構的光學特性，（2）選擇超單元結構，（3）設計相位圖，（4）生成超透鏡，和（5）驗證超透鏡。本項目將同時研發超透鏡的加工流程和材料研究，並透過與大學合作，實現概念驗證，經驗積纍和新材料的加工試驗。超透鏡的加工將使用半導體微納加工製程工藝，基於光刻工藝、電子束曝光或納米壓印工藝等。所開發的MDA設計工具將提供更快速的超單元結構優化，加速的叠代過程，並實現一站式窄帶超透鏡的設計。 本項目將通過為業界提供新的窄帶超透鏡設計及加工方案，提升本地的技術發展水平。項目成果將促進本地納米光子設計-製造生態體系的建立，以助推動香港的再工業化。從長期看，本項目將建立應科院在納米光子方面的技術領導地位，並促進香港和大灣區在半導體相關技術上的發展。