利用超表面实现对光的操控是光学领域的研究热点之一。设计了一种U型单元结构，通过将结构以斜对称的方式放置并改变结构的几何参数，实现了透射光从0到2π的相移；采用线偏振光、左旋偏振光和右旋偏振光作为入射光，通过结构优化实现了具有偏振不依赖性的光束异常折射的光束偏转器，其折射角为22.4°，并探讨了超透镜的功能，为超表面的应用提供了参考。
表面光学 超表面 光束偏转器 超透镜 偏振不依赖性 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1924001
1 清华大学 电子工程系 北京信息科学与技术国家研究中心, 北京 100084
2 清华大学 柔性电子技术研究中心, 北京 10084
3 浙江清华柔性电子技术研究院 柔性智能光电子技术研究所, 浙江 嘉兴 314006
设计了一种适合集成的基于介质超表面的透射式光束偏转器, 可在1 550 nm附近的红外波段实现大角度偏转, 同时具有宽光谱、高效率的优势。根据广义斯涅尔定律设计并优化了光束偏转器的结构, 由横截面为梯形的非晶硅纳米柱周期性排列在石英玻璃衬底上构成, 相比于传统超表面采用多个纳米柱实现离散的相位梯度, 梯形纳米柱形成的连续相位梯度可以获得更好的偏转特性。利用时域有限差分算法对光束偏转器的效率、偏转角、宽光谱和入射角度依赖性等性能进行了仿真分析, 采用电子束光刻等工艺制备加工出上述器件并进行了测试。仿真结果表明: 偏转器在1 350~1 650 nm波段均具备良好的偏转特性, 平均透射率高于87%, 平均偏转率为81%; 器件在1 550 nm处实现了42.8°的大偏转角, 透射率为84%, 偏转率为80%, 且允许入射角度在-10°~5°变化。实验测试结果表明: 对于1 550 nm波长, 光束偏转角度在41°附近, 器件透射率约为76%, 约35%的入射光偏转到目标角度。上述方案为近红外超表面器件的设计提供了新的思路, 实现了效率、偏转角和适用波长的优化, 透射式光路更加适合集成, 应用潜力更大。
近红外 宽光谱、大偏转角 光束偏转器 介质超表面 梯形纳米柱 near-infrared broadband and large deflection angle beam deflector dielectric metasurface trapezoidal nanopillars
Author Affiliations
Abstract
Beijing Engineering Research Center for Mixed Reality and Advanced Display, School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
We propose and numerically demonstrate a dynamic beam deflector based on plasmonic resonator loaded thermoresponsive freestanding hydrogel that swells and collapses in water by temperature. For this purpose, we utilize four-step phase gradients mounted on freestanding hydrated hydrogel. For normal incidence, linearly orthogonal light deflects to 19.44° in the collapsed state and 14.40° in the swollen state of hydrogel. Furthermore, the light deflects at a third angle of 12.29° when the solvent changes from water to ethanol. It is expected that our metadesign will provide a platform for dynamic holography, active lensing, data storage, and anticounterfeiting.
tuning beam deflector hydrogel Chinese Optics Letters
2020, 18(6): 062402
中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学实验室, 上海 201800
基于掺镧锆钛酸铅(PLZT)电光陶瓷材料的光学特性,提出了一种具有上下电极结构的光学相控阵高速光束扫描器。在理论上,分析了具有这种结构的光学相控阵的光束电光偏转特性和机制; 在实验上,分析了掺镧锆钛酸铅材料的相位调制特性和损耗特性,制作了相关的光学相控阵器件,并构建了相应的测试系统,获得了光束在空间的角度偏转,与理论分析结果相符。
光电子学 光学相控阵 光束扫描器 掺镧锆钛酸铅 相位调制
基于光束在单轴晶体交界面处的折射理论和单轴晶体中的矢量传播理论,研究了基模高斯光束通过铌酸锂光束偏转器后的电场变化,计算得到了光束定向系统探测器输出的中频电流与光束失配角之间的关系曲线.结果表明:通过铌酸锂光束偏转器后的基模高斯光束的电场分布发生了细微的变化,这种细微的电场变化将改变输出中频电流与光束失配角之间的对应关系.借助该修正的数学模型,可提高光束定向系统的角度测量准确度.
晶体学 光束定向 铌酸锂(LiNbO3)光束偏转器 传输电场变化 Crystallography Beam orienting LiNbO_3 beam deflector Electric field change
提出了一个用于16通道波导光学相控阵光偏转器的驱动系统,
其中电压调节控制单元用一个现场可编程门阵列(FPGA)芯片实现.这个系统可使该OPABD的光束扫描速率达到580
kHz以上, 远远高于基于微控制器的驱动系统所能达到的水平.
光学相控阵 光偏转器 电压调节 Optical phased array Beam deflector Voltage regulation
