超构透镜作为光学技术领域的一项革命性进展，利用纳米级结构在亚波长尺度上操控光线。与传统显微镜依赖曲面玻璃镜片不同，超构透镜具有超薄、轻质、平面化等特点，能够突破传统镜片的体积与重量限制，被认为是集成于电子设备及紧凑型成像系统的理想选择。
就在近日，香港城市大学陈沐谷助理教授与上海交通大学施圣贤教授、齐飞教授联合提出一种基于超构透镜的数字图像相关技术(Meta-lens DIC)，拓展了DIC技术和光学超材料技术的应用潜力，为DIC技术的小型化等方面的应用研究提供了新的思路。
数字图像相关技术(Digital image correlation, DIC)作为实验固体力学领域的经典光学诊断手段，已在生物医学、建筑工程、航空航天等众多科学研究与工程应用中得到广泛采用。该技术通过在待测表面制备随机散斑图案(或利用其自然纹理)，并利用相机在不同加载条件下记录散斑图像，结合相关算法分析图像变化，从而能够定量获取全场位移与应变分布。
随着相机及成像组件数量的增加，DIC系统往往变得更加笨重、脆弱，难以在空间受限或恶劣环境中高效部署，而更适合在受控的实验室条件下使用。传统镜头组及光学元件固有的体积与重量限制了 DIC系统的小型化进程，这也促使研究者积极探索新型光学方案，以突破这一瓶颈。
针对上述问题，香港城市大学陈沐谷助理教授与上海交通大学施圣贤教授、齐飞教授联合提出一种基于超构透镜的数字图像相关技术(Meta-lens DIC)，该研究尝试将先进光学超材料与传统DIC技术融合，使用集成有一片超薄且超轻的双目超构透镜的单个相机拍摄高质量的散斑图像，获取待测表面的三维位移和应变场，探索验证Meta-lens DIC技术。
超构透镜是一种先进的平面光学元件，由人工制造的纳米单元阵列组成。作为一种新型光学超材料，超构透镜可以精准操控光的波前，具备超薄、紧凑和无球差的特点，非常适合在有限空间内使用，有望替代传统的光学成像系统。
实验证明，在相同测量精度的前提下，更便携、更小型化的测量系统具有显著优势，可为用户提供更灵活、便捷的测试方案。
为评估系统的性能，研究团队开展了经典的平面内和平面外位移测试、橡胶块压缩试验，其测得的应变场相对误差仍保持在约1%的可接受范围内。直升机旋翼模型弯曲实验：能够通过单个双目超构透镜相机提供可靠且详细的三维位移场和应变场。
这项研究将先进微纳光学技术与传统表面应变测量技术相结合，使传统的固体力学测试工具焕发新的活力，并针对便携易用、受限空间等测量场景，拓展了DIC技术和光学超材料技术的应用潜力，为DIC技术的小型化等方面的应用研究提供了新的思路。
素材来源：“光电期刊”公众号
