本所管傑雄教授與物理所蔡定平教授雙方研究團隊，合作研發可見光波全波段消色差超穎透鏡，為光學領域帶來更尖端的多領域應用

台大光電所管傑雄教授與物理所蔡定平教授雙方研究團隊合作研發可見光波全波段消色差超穎透鏡為光學領域帶來更尖端的多領域應用

系列研究發表於《Nature Communications》(DOI: 10.1038/s41467-017-00166-7)、

《Nature Nanotechnology》(DOI:10.1038/s41565-017-0052-4)、

以及《Nano Letters》(DOI:10.1021/acs.nanolett.7b03135)

中研院應用科學研究中心主任暨臺灣大學物理所蔡定平教授，與臺灣大學光電工程學研究所管傑雄教授，

雙方研究團隊攜手合作，成功地製作出具有寬頻消色差能力之超穎透鏡 (Broadband Achromatic Meta-lens)，

打破了傳統透鏡消除寬頻色差需仰賴數片透鏡組合的觀念，躋身國際光學領域上重大的突破之一。

該研究首篇發表於2017年八月的自然通訊 (Nature Communications) 期刊上，

該篇研究係針對紅外光波段進行調制，後續更有針對可見光波段應用之研究，

亦陸續發表於高等國際期刊自然奈米科技(Nature nanotechnology)以及奈米快訊(Nano Letters)上。

為因應手持電子元件之需求，平面、微米尺度之光學透鏡技術的創新，往往帶動著科技望下一世代邁進；

但由於光學色差現象的存在，現今的解決方法係以透鏡組合消除色差，但往往得與增大的體積妥協；

故此研究中之「平面型寬頻消色差超穎透鏡」正為解決此糾結之最佳辦法；

由於可與可見光波長響應之次波長結構尺度令光學微影不敷使用，需得透過電子束微影進行，

而電子束曝光顯影的精準度、圖形之連續性、以及後續蝕刻的完整性，在在地攸關整個光學透鏡的品質－即成像效果，

故其超常規的要求，使得整個製程極度仰賴經驗、技術及技巧，才能得到一個可與理論模擬相符合之元件。

因而，此項研究無論在理論建立，或是製程實現上，都堪稱是科技上之重大突破。研究團隊中，

負責元件製程的管傑雄教授表示，該研究難能可貴之處在於團隊間的分工無間，各展其長，

而台大電機系電子束實驗室(以下略稱本實驗室)在其中擔當要務，肩負微透鏡之超穎表面結構的實現，

實屬關鍵一環。自2004年購置電子束微影系統以來，本實驗室便持續著電子束微影相關技術的開發及突破。

從甜甜圈法(Doughnut method)校正電子束曝光時鄰近效應(Proximity effect)的影響，

繼而發現低溫快速顯影法並成功製作出線寬小於10 奈米之金屬線路，後更建立理論模型以模擬曝光劑量之投放，

大幅改善奈米尺度的開口諧振環(Split-ring resonator)之精確度；在與學生們共同的努力下，

實驗室一步步地將電子束微影技術推展至巔峰。故此次的合作研究，我們得以憑藉著長年累積的經驗與技術，

同時輔以創新的製程方式，成功且完美地實現超穎透鏡之表面奈米陣列結構，能有此次豐碩的成果，在在說明了基礎研究的重要性，

創新的研究亦得奠基於扎實的基礎之上。「平面型寬頻消色差超穎透鏡」

相關報導亦可自臺灣大學、中研院、及物理所各網頁中瞭解。

圖一以電子束微影技術製作全波段消色差超穎透鏡的製程步驟圖示

圖二具全可見光波段消色差能力之超穎透鏡之光學照片，及其細節之電子顯微鏡照片。其中奈米柱狀結構之高深寬比，在以蝕刻製程所得之柱狀結構中堪稱世界之最。

臺大光電所