研究人員製作超表面在單一裝置中實現近乎無限的光控制
隨著光學科學和應用的進步，對多功能光學元件的需求不斷增長，這些元件需要將盡可能多的波控制功能整合到單一的超緊湊系統中。然而，由傳統電介質製成的光學元件依賴光的傳播相位，這必然導致裝置尺寸龐大（相對於波長）和/或效率低（由於缺乏磁響應）。
此外，由於缺乏操縱光的額外自由度，使用傳統電介質製造具有多種功能的緊湊型光學元件變得具有挑戰性——這是一個嚴重阻礙光學整合的問題。
超表面是由平面亞波長微結構組成的超薄超材料，具有定制的光學響應，排列在特定的預先設計的序列中，具有非凡的控制光波的能力，近年來引起了廣泛的關注。然而，現有的多功能光場控制裝置大多需要同時改變入射光的多種不同特性，僅依靠入射光偏振的變化只能表現出不超過兩種不同的波控制功能，這取決於獨立入射偏振的數量。
為了進一步增加單一超表面元件復用的功能數量，需要開發新的設計策略來克服獨立極化態數量對獨立功能數量的限制。
由復旦大學、香港科技大學和香港浸會大學的科學家組成的研究團隊，提出了一種基於連續改變入射光偏振態調諧相干波干涉的元器件設計方法，該方法在原則上具有無限數量的波控制功能，並在1550奈米的電信波長範圍內進行了實驗驗證。這項研究最近發表在《光電進展》雜誌。
在設計了一系列具有定制反射相位和偏振轉換能力的元原子後，研究人員構建了兩個功能元器件，並在龐加萊球上沿一定路徑連續調諧偏振光的照射下進行了實驗，計算了它們的波控功能。
這些發現可以在實踐中找到許多應用，並激發未來的研究。例如，擴展到近場和遠場複合和/或傳輸系統是有趣的未來研究項目，使用向量光束作為入射光可以進一步豐富元設備的波操作功能。
編譯自/ ScitechDaily