中国激光
2023, 50(18): 1800101
Author Affiliations
Abstract
1 Electronic Information School, Wuhan University, Wuhan 430072, China
2 Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology, Chinese Academy of Sciences, Chongqing 400714, China
3 Peng Cheng Laboratory, Shenzhen 518055, China
4 Wuhan Institute of Quantum Technology, Wuhan 430206, China
For a conventional cascaded metasurface, the combination channel and each single channel are mutually dependent because the phase modulation of a cascaded metasurface is the sum of each single one. Here we propose a cascaded metasurface that can independently encode information into multiple channels. Based on the orientation degeneracy of anisotropic metasurfaces, each single metasurface can produce a quick-response (QR) image in the near field, governed by the Malus law, while the combined channel can produce a holographic image in the far field, governed by geometric phase. The independent and physically separated trichannel design makes information encryption safer.
cascaded metasurfaces optical encryption holography nanoprinting Chinese Optics Letters
2023, 21(2): 020003
1武汉大学 电子信息学院,湖北 武汉 430072
超表面具有亚波长尺度下精密高效的光波操控能力,但在其单独实现主动式调控方面,目前仍有诸多技术困难亟待克服。液晶与超表面的结合有望发挥各自的长处,实现一种分辨率高、衍射角大、超紧凑的新型主动式光调控器件。以液晶与超表面两部分功能设计的独立与否作为分类依据,回顾了近年来主动式液晶超表面的研究进展,具体包括液晶波片与偏振敏感超表面结合、液晶环境与共振型超表面结合、液晶与超表面光学性质互补等。最后对主动式液晶超表面所面临的挑战以及发展前景进行了讨论和展望。
红外与激光工程
2020, 49(9): 20201036
武汉大学 电子信息学院, 湖北 武汉 430072
提出了一种通过超表面实现超高分辨率灰度图像的存储和显示方法。利用金属纳米砖阵列的偏振分光特性, 结合马吕斯定律, 将图像的灰度信息转换为纳米砖阵列中纳米砖的方向角排布, 从而实现精确、连续的灰度调制。实验结果表明, 可在该超表面的反射近场处观测到清晰的灰度图像, 分辨率高达90 714ppi。这种基于超表面的图像显示技术设计方法简单灵活, 且超表面具有体积小、重量轻、结构紧凑、易于集成等优势, 因此可广泛应用于高密度光信息存储, 高端产品防伪, 信息加密等领域。
超表面 图像显示 马吕斯定律 高分辨率 metasurfaces image display Maluss law high resolution
Author Affiliations
Abstract
1 Electronic Information School, Wuhan University, Wuhan 430072, China
2 NOEIC, State Key Laboratory of Optical Communication Technologies and Networks, Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications, Wuhan 430074, China
3 Photonics Research Centre, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004, China
4 Integrated Circuit Advanced Process Center, Institute of Microelectronics of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China
The design of a conventional zoom lens is always challenging because it requires not only sophisticated optical design strategy, but also complex and precise mechanical structures for system adjustment. Here, we propose a continuous-zoom lens consisting of two chiral geometric metasurfaces with dielectric nanobrick arrays sitting on a transparent substrate. The metalens can continuously vary the focal length by rotating either of the two metasurfaces around its optical axis without changing any other conditions. Due to the polarization dependence of the geometric metasurface, the positive and negative polarities are interchangeable in one identical metalens only by changing the handedness of the incident circularly polarized light, which can generate varying focal lengths ranging from ∞ to +∞ in principle.
160.3918 Metamaterials 160.4670 Optical materials Chinese Optics Letters
2019, 17(11): 111603
1 武汉大学 电子信息学院, 湖北 武汉 430072
2 武汉邮电科学研究院 光纤通信技术与网络国家重点实验室, 湖北 武汉 430074
提出一种基于电介质纳米砖阵列的扇出衍射光学元件的设计和实现方案, 其纳米砖的深宽比低至1.5。这种扇出衍射光学元件被一束波长为633 nm的入射光束照射时, 可以在远场中得到均匀的4×4点阵, 发散角为32°×32°, 且数值模拟与实验结果吻合良好。基于超表面材料的扇出衍射光学元件具有连续、精确的相位操纵能力和较高的偏振转换效率, 并且仅需一步光刻制造工艺, 可以广泛应用于工程光学的各种领域, 例如光学传感, 激光雷达, 激光加工等。
超表面材料 几何相位 扇出衍射光学元件 相位调控 metasurfaces geometric phase fan-out diffractive optical elements phase manipulation
1 武汉大学 电子信息学院,武汉 430072
2 武汉邮电科学研究院 光纤通信技术和网络国家重点实验室,武汉 430074
3 武汉大学 空间信息智能感知国测局工程技术研究中心,武汉 430072
4 武汉大学 测绘遥感信息工程国家重点实验室,武汉 430079
超表面材料在与光场相互作用时表现出独特的光学特性和许多有趣的物理现象,基于此材料制作的光电子功能器件对光场的调控能力有望被提升至新高。文章以光纤通信系统中的光功率分配应用为实例,提出了一种基于硅基超表面材料的新型光功率分配方案。首先,通过优化设计硅基超表面的单元结构,使其在1 458~1 593 nm波长范围内的相位偏振转化效率超过90%,而无偏振转化的效率则控制在1.2%以下; 其次,研究了相邻硅纳米砖之间的光场耦合效应,将其对相位精度的影响降至最低; 最后,利用优化设计的硅纳米砖结构,实现了4种不同的光功率分配方式,并通过仿真加以验证。设计和仿真结果表明,基于硅基超表面材料的光功率分配技术具有结构紧凑、效率高、偏振不敏感、宽带响应、设计灵活、制造上与半导体制造工艺兼容等突出优点,有望成为未来超密、任意、智能功率分配的首选技术途径。
超表面 光功率分配器 Gerchberg-Saxton算法 纳米结构 metasurfaces optical power splitter Gerchberg-Saxton algorithm nanostructures