Προς το παρόν, η τεχνολογία οπτικών μεταεπιφανειών έχει προσελκύσει μεγάλη προσοχή. Για να το θέσω απλά, η τεχνολογία metasurface optical χρησιμοποιεί κυρίως μεθόδους σχεδίασης μεταεπιφανειών για να αντικαταστήσει τα παραδοσιακά οπτικά σχέδια ή για να επιτύχει κάποιες νέες λειτουργίες που δεν μπορούν να επιτευχθούν με τα παραδοσιακά οπτικά σχέδια.
Μια σημαντική εφαρμογή της τεχνολογίας οπτικών μετα-επιφανειών στην αντικατάσταση του παραδοσιακού οπτικού σχεδιασμού είναι ο σχεδιασμός μικροφακών. Στην παραδοσιακή οπτική σχεδίαση που βασίζεται σε διαθλαστικούς φακούς, το μέγεθος του φακού ορατού φωτός είναι δύσκολο να γίνει μικρό, επομένως για ορισμένες μελλοντικές εφαρμογές που απαιτούν μέγεθος και βάρος (όπως smartphones επόμενης γενιάς και συσκευές ARVR), το νέο μέγεθος και βάρος είναι μικρότερα και ελαφρύτερα. Ο φακός του , τραβάει όλο και περισσότερη προσοχή και η τεχνολογία metasurface μπορεί να καλύψει αυτή την ανάγκη πολύ καλά. Οι φακοί Metasurface πραγματοποιούν μεγάλης κλίμακας συστοιχίες συσκευών σε κλίμακα υποκύματος χρησιμοποιώντας λιθογραφία ημιαγωγών σε γκοφρέτες πυριτίου ή γυαλιού, που μπορεί να μειώσει σημαντικά το μέγεθος του φακού και να βελτιώσει διάφορες παραμέτρους του φακού (όπως η απόδοση μετάδοσης φωτός κ.λπ.). Για παράδειγμα, ένας ηγέτης στον τομέα της έρευνας μετα-επιφανειών, ο καθηγητής του Χάρβαρντ, Federico Capasso, πρότεινε έναν μεγάλης κλίμακας μεταεπιφανειακό φακό που υλοποιείται με ώριμη τεχνολογία DUV, ο οποίος μπορεί να πραγματοποιήσει λειτουργίες που απαιτούν παραδοσιακά κυρτούς φακούς σε επίπεδες γυάλινες γκοφρέτες. Μειώστε το μέγεθος, το πάχος και το βάρος που απαιτούνται για οπτικά σχέδια.
Εκτός από τους λεπτούς και ελαφρούς φακούς, οι μεταεπιφανειακοί φακοί μπορούν επίσης να επιτύχουν λειτουργίες που είναι δύσκολο να επιτευχθούν με τα παραδοσιακά οπτικά σχέδια. Για παράδειγμα, η απεικόνιση πολωμένου φωτός μπορεί εύκολα να επιτευχθεί ελέγχοντας τις ιδιότητες πόλωσης του προσπίπτοντος φωτός μέσω του σχεδιασμού μετα-επιφανείας. Επιπλέον, οι μεταεπιφάνειες μπορούν επίσης εύκολα να συνειδητοποιήσουν τα επιλεκτικά χαρακτηριστικά των οπτικών συχνοτήτων υψηλής απόδοσης, έτσι ώστε τα μικροσκοπικά οπτικά φασματόμετρα να μπορούν να πραγματοποιηθούν μέσω συστοιχιών φακών μετα-επιφανείας. Αυτά τα χαρακτηριστικά που δεν μπορούν να επιτευχθούν με τους παραδοσιακούς φακούς μπορεί να έχουν σημαντικές εφαρμογές σε εφαρμογές μηχανικής όρασης επόμενης γενιάς. Για παράδειγμα, η απεικόνιση πόλωσης μπορεί να βοηθήσει στην υποβοηθούμενη οδήγηση για την ολοκλήρωση υψηλής ποιότητας οδικής οπτικής επιθεώρησης σε βροχερό και χιονισμένο καιρό και οι αναλυτές φάσματος μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανάλυση της ποιότητας του προϊόντος. χημική σύνθεση κ.λπ.
Μια άλλη σημαντική καινοτομία στον μετα-επιφανειακό οπτικό σχεδιασμό είναι η υλοποίηση οπτικών ημιαγωγών. Στον παραδοσιακό σχεδιασμό της μονάδας αισθητήρα εικόνας, το τσιπ αισθητήρα εικόνας και ο σχεδιασμός του οπτικού φακού συνήθως υλοποιούνται σε εντελώς διαφορετικές διαδικασίες και διαδικασίες σχεδιασμού και στη συνέχεια ολοκληρώνεται η διαδικασία συναρμολόγησης. Η διαδικασία συναρμολόγησης είναι δαπανηρή λόγω της χρήσης μιας εντελώς διαφορετικής διαδικασίας. Μετά τη χρήση των οπτικών metasurface, τόσο ο αισθητήρας εικόνας όσο και ο σχεδιασμός του φακού μπορούν να πραγματοποιηθούν στη διαδικασία ημιαγωγών και τα δύο μπορούν επίσης να συσκευαστούν άνετα μαζί με χαμηλό κόστος και υψηλή απόδοση χρησιμοποιώντας τεχνολογία ώριμης συσκευασίας ημιαγωγών. Ως εκ τούτου, πιστεύουμε ότι ο οπτικός σχεδιασμός μετα-επιφανείας μπορεί να φέρει επαναστατικές αλλαγές στο σχεδιασμό των μονάδων αισθητήρων εικόνας.