几个世纪以来，我们对宇宙的观察一直依赖于弯曲光线。伽利略利用弯曲镜片实现了这一目标，以以前无法想象的方式打开了宇宙的大门。尽管后来的天文学家开发出了使用曲面镜的巨型望远镜–这是使更大的仪器成为可能的重大演变–但对使用笨重的曲面塑造光线的基本依赖依然存在。随着我们追求更高的放大倍率，这些传统光学器件变得越来越沉重和笨重，这给需要观测非常遥远和微弱天体的大型天文学，以及对空间和重量要求极高的应用（如机载和天基成像）带来了巨大挑战。对于发射成本高昂、分毫必争的太空平台来说，减轻重量至关重要。现在，一种很有前途的替代方案正在出现：平面透镜。
最近，犹他大学约翰与玛西娅-普莱斯工程学院的研究人员展示了一种直径为 100 毫米、厚 2.4 微米、焦距为 200 毫米的多级衍射透镜（MDL），该透镜针对 400-800 纳米波长范围进行了优化，详见《应用物理快报》（Applied Physics Letters）。这种透镜为天基成像提供了一种轻便、经济高效的解决方案，有可能改变我们观测宇宙的方式。
对于日常使用的照相机和后院望远镜来说，镜片厚度并不是一个大问题。但是，当望远镜必须从数百万光年之外的星系聚焦光线时，镜片的厚度就变得不切实际了。这就是为什么天文台和太空望远镜要依靠巨大的曲面镜来实现同样的光线弯曲效果。镜面虽然更薄、更轻，但会造成图像失真。衍射透镜提供了一种替代方案，但早期的平面设计（如菲涅尔区板（FZPs））使用同心脊而不是厚而弯曲的表面来聚焦光线，却存在色差问题。出现色差的原因是棱线以不同的角度衍射出不同波长的可见光，从而阻碍了真彩成像。
相比之下，这种新型多层次衍射透镜（MDL）采用了创新的消色差聚焦设计，确保所有波长都汇聚在一个点上，从而获得准确、真实的彩色图像，而不会出现彩虹般的条纹。透镜的制造采用了反向设计和灰度光刻技术。反向设计工艺优化了复杂的微观结构，在玻璃基底上的结构光刻胶中蚀刻出 10,000 个精确控制的同心圆环，而灰度光刻工艺则可对圆环高度进行精细控制。制作过程使用Heidelberg Instruments’ 高精度、多功能的 DWL 66+激光光刻工具进行，确保了必要的精度。
在犹他大学光学纳米技术实验室主任拉杰什-梅农（Rajesh Menon）教授的领导下，研究小组对该镜头进行了广泛测试，捕捉到了月球、太阳和陆地场景的详细图像。该镜头能分辨出月球地质特征和太阳黑子等精细细节，显示出其在大幅推进天体摄影方面的潜力。
通过减少望远镜光学元件的重量和尺寸，像这种 MDL 这样的平面透镜可以使机载和天基观测台变得更简单、更具成本效益，从而为更清晰地观测宇宙铺平道路，并对其他领域产生影响。
