随着手机、电脑和其他电子设备变得越来越小，它们的光学组件却一直难以缩小。 值得注意的是，使用传统的玻璃切割和玻璃弯曲技术很难制造微型透镜，而且玻璃透镜中的元件通常需要堆叠才能正确聚焦光线。 工程师们最近弄清楚了被称为超透镜的更小、更轻的替代品背后的许多物理原理。 这些透镜可以使显微镜和其他实验室工具，以及消费产品（如相机、虚拟现实头戴设备和物联网光学传感器）更加小型化。 它们还可以增强光纤的功能。
超透镜由一个扁平表面组成，比微米还薄，表面覆盖着一系列纳米级物体，例如突出的柱子或钻孔。 当入射光照射到这些元件时，它的许多属性都会发生变化，包括其偏振、强度、相位和传播方向。 研究人员可以精确定位纳米级物体，以确保离开超透镜的光具有选定的特性。 更重要的是，超透镜非常薄，以至于可以将多个超透镜堆叠在一起，而不会显着增加尺寸。 研究人员已经展示了由这些扁平表面堆叠而成的光学器件，例如光谱仪和偏振计。
去年的一项重大突破中，研究人员解决了称为色差的问题。 当白光穿过典型的透镜时，其不同波长的光线会以不同的角度偏转，从而在距透镜不同距离处聚焦； 为了消除这种影响，今天的工程师需要以精细的对齐方式分层透镜。 现在，单个超透镜可以将白光的所有波长聚焦到同一点上。 除了创建这种“消色差”超透镜外，科学家们还开发出了可以校正其他像差（如彗差和散光）的超透镜，这些像差会导致图像失真和模糊。
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除了缩小尺寸外，超透镜最终还应降低光学组件的成本，因为这种微型透镜可以使用半导体行业已使用的相同设备制造。 这一特性提出了诱人的前景，例如，并排制造微型光传感器的光学和电子组件。
然而，就目前而言，费用仍然很高，因为很难在厘米级芯片上精确定位纳米级元件。 其他限制也需要解决。 到目前为止，超透镜的光传输效率不如传统透镜，这对于全彩成像等应用来说是一项重要的能力。 此外，它们太小而无法捕获大量光线，这意味着，至少目前而言，它们不适合拍摄高质量的照片。
尽管如此，在未来几年内，微型透镜可能会进入更小、更易于制造的传感器、诊断工具（如内窥镜成像设备）和光纤。 这些潜在的应用非常有吸引力，足以吸引政府机构以及三星和谷歌等公司的研究支持。 至少有一家初创公司 Metalenz 预计将在未来几年内将超透镜推向市场。