移动3D感测超透镜的设计与加工 (ART/385CP)

市场对於越趋小型化设备，特别是移动 3D传感器的需求愈来愈大，对更紧凑、更薄、更高效的光学透镜需求也不断提高。相比具复杂製备工艺的传统光学透镜, 超透镜可使用半导体加工工艺製备，其半导体加工工艺只需简单製备一层纳米级平面结构，可使其成為新世代的平面光学元件，并能够更好地应用在小型化设备。由於超透镜设计需集合几何光学和物理光学原理，目前超透镜的设计流程需要运用多款光学软件，使整个设计流程十分复杂及耗时。 本项目将设计窄带超透镜，通过与大学和业界合作，研究超透镜的加工流程和材料选择，用於更紧凑的移动 3D传感器，包括了用於结构光3D传感器的点阵投影超透镜和近红外成像超透镜，以及用於ToF (Time-of-flight) 3D传感器的泛光照明超透镜和ToF成像超透镜。此外，基於本项目中的设计经验，将会开发窄带超透镜的自动化设计（MDA）工具，以简化超透镜的设计流程。 在本项目中，超透镜将按照如下流程设计：（1）计算纳米结构的光学特性，（2）选择超单元结构，（3）设计相位图，（4）生成超透镜，和（5）验证超透镜。本项目将同时研发超透镜的加工流程和材料研究，并透过与大学合作，实现概念验证，经验积纍和新材料的加工试验。超透镜的加工将使用半导体微纳加工製程工艺，基於光刻工艺、电子束曝光或纳米压印工艺等。所开发的MDA设计工具将提供更快速的超单元结构优化，加速的迭代过程，并实现一站式窄带超透镜的设计。 本项目将通过為业界提供新的窄带超透镜设计及加工方案，提升本地的技术发展水平。项目成果将促进本地纳米光子设计-製造生态体系的建立，以助推动香港的再工业化。从长期看，本项目将建立应科院在纳米光子方面的技术领导地位，并促进香港和大湾区在半导体相关技术上的发展。