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研究實現(xiàn)自然界最高自由度的超構表面光場調控 為復雜光學功能的實現(xiàn)奠定基礎
2022年12月19日 13:52:58
來源：化工儀器網 作者：楊 點擊量：4443
在該項工作中,，李寶軍團隊基于雙層超構表面結構，結合梯度下降算法和巧妙的結構設計,，實現(xiàn)了自然界中結構所能達到的最大8個自由度的光場調控,，并且給出傳統(tǒng)設計方法所不能實現(xiàn)的光場調控功能。
【化工儀器網 項目成果】超構表面(Metasurface)是一種能在亞波長厚度范圍內對光場的偏振,、振幅,、相位進行靈活調控的人工設計的新型結構，可視為超構材料的二維(平面)對應,。作為微納光學的前沿熱點,，超構表面因其強大的光場調控能力、可批量制造性及超薄平面結構特性等,，被廣泛用于各種微納結構功能器件中,，實現(xiàn)諸如全息成像、平面透鏡,、信息加密等功能,。
自2011年超構表面概念首次提出，基于超構表面的光場調控的新原理,、新技術以及新應用不斷涌現(xiàn),，包括了各種各樣的光場調控功能和器件。這些光場調控看似功能迥異,、各有不同,，但在數(shù)學上都可以用一個2×2的瓊斯矩陣統(tǒng)一描述，這些不同的功能器件都可歸納于不同自由度瓊斯矩陣的調控,。
瓊斯矩陣通常用于描述光學器件對光的偏振,、振幅、相位的調控能力,，共包含8個參數(shù)自由度,。能調控的自由度越多，意味著對光場的調控能力越強,，實現(xiàn)的功能也越豐富,。對于單層結構，由于平面結構的對稱性,，其自由度最多只能達到6個,。
近日,，暨南大學納米光子學研究院教授李寶軍、包燕軍等研究人員實現(xiàn)了自然界結構對光場的最普適以及最高自由度的調控,。在該項工作中,，李寶軍團隊基于雙層超構表面結構，結合梯度下降算法和巧妙的結構設計,，實現(xiàn)了自然界中結構所能達到的最大8個自由度的光場調控,，并且給出傳統(tǒng)設計方法所不能實現(xiàn)的光場調控功能，諸如：實現(xiàn)了對任意兩種偏振態(tài)(可非正交)振幅和相位的獨立調控,；引入雙層結構之間旋轉自由度,，與4種入射及探測偏振態(tài)相結合，實現(xiàn)了高達16種的獨立全息圖像,。
該項工作的重要意義在于首次實現(xiàn)了自然界結構對光場的最普適以及最高自由度的調控,，從而為自然界所允許的任意復雜光學功能的實現(xiàn)奠定了很好的基礎。
相關成果Observation of full-parameter Jones matrix in bilayer metasurface于近日發(fā)表在期刊《自然通訊(Nature Communications)》,。
資料來源：中國科學報
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