As miniaturized imaging devices are used more frequently for biomedical purposes such as diagnoses or surgeries, the demands for smaller, thinner lenses increases. In conventional macroscopic lenses, more aberration occurs as the thickness is reduced. Metalenses overcome this limitation by controlling the phase of light with subwavelength-scale nanostructures. However, conventional metalenses are designed to focus light in a single or narrow wavelength range, and cannot concentrate light on focus that deviates from the target wavelength due to severe aberration. We proposed an ultrathin silicon nitride metalens that operates in the full range of visible light. Silicon nitride metalens was designed to have a total diameter of 60$\mu m$ and a focal length of 250$\mu m$ at 633nm wavelength. The metalens concentrated light at distances of 250$\mu m$ and 320$\mu m$ from the lens for 633nm and 533nm lasers, respectively, and obtained images of the object in the entire wavelengths of light. The proposed silicon nitride metalens will present new approaches for ultrathin imaging devices.
소형화된 이미징 장비들이 진단이나 수술과 같은 생체의학적 목적에서 더 자주 사용됨에 따라 작고 얇은 렌즈들에 대한 요구가 증가하고 있다. 기존의 렌즈들은 두께가 감소함에 따라 더 심한 수차가 발생하지만, 메타렌즈는 파장 이하의 크기를 가진 나노구조들로 빛의 위상을 제어함으로써 이러한 한계를 극복할 수 있다. 그러나, 기존의 메타렌즈는 단일파장 또는 좁은 범위의 파장에서 빛을 초점에 집중하도록 설계되었고, 이를 벗어나는 파장에 대해서는 심한 수차로 인해 빛을 초점에 집중시킬 수 없었다. 따라서 본 연구에서는 가시광선 전 영역에서도 작동하는 초박형 실리콘 질화물 메타렌즈를 제안하였다. 실리콘 질화물 메타렌즈는 전체 직경이 60$\mu m$이고 633nm의 파장에서 250$\mu m$의 초점 거리를 가진다. 메타렌즈는 633nm와 533nm의 레이저에서 각각 250$\mu m$와 320$\mu m$의 초점 거리를 가졌으며, 가시광선의 전 영역에서 물체의 영상을 획득하였다. 제안한 실리콘 질화물 메타렌즈는 초소형 및 초박형 이미징 장치들에 대한 새로운 접근법을 제시할 것이다.
