Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronics Information Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China
2 Aerospace Institute of Advanced Material & Processing Technology, Beijing 100074, China
3 School of Information Science and Engineering, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081, China
4 Hubei Longzhong Laboratory, Xiangyang 441000, China
In this paper, we propose an ultrabroadband chiral metasurface (CMS) composed of S-shaped resonator structures situated between two twisted subwavelength gratings and dielectric substrate. This innovative structure enables ultrabroadband and high-efficiency linear polarization (LP) conversion, as well as asymmetric transmission (AT) effect in the microwave region. The enhanced interference effect of the Fabry–Perot-like resonance cavity greatly expands the bandwidth and efficiency of LP conversion and AT effect. Through numerical simulations, it has been revealed that the cross-polarization transmission coefficients for normal forward (-z) and backward (+z) incidence exceed 0.8 in the frequency range of 4.13 to 17.34 GHz, accompanied by a polarization conversion ratio of over 99%. Furthermore, our microwave experimental results validate the consistency among simulation, theory, and measurement. Additionally, we elucidate the distinct characteristics of ultrabroadband LP conversion and significant AT effect through analysis of polarization azimuth rotation and ellipticity angles, total transmittance, AT coefficient, and electric field distribution. The proposed CMS structure shows excellent polarization conversion properties via AT effect and has potential applications in areas such as radar, remote sensing, and satellite communication.
chiral metasurface linear polarization conversion asymmetric transmission Fabry–Perot-like resonance electromagnetic interference model Chinese Optics Letters
2023, 21(11): 113602
1 桂林电子科技大学光电工程学院，广西 桂林 541004
2 南瑞电力信息有限公司，江苏 南京 210000
3 广西光电信息处理重点实验室，广西 桂林 541004
结构的手性在自然界中普遍存在，通常表现为不能通过平移或旋转与其镜像结构重合的现象。因为光谱探测技术能够反映光和物质相互作用产生的丰富信息，所以利用光学方法检测手性特征成为了探测和鉴别手性物质的常用手段。手性超表面能够通过人工设计达到极大的圆二色性（CD），是物质检测和传感领域的研究热点。设计了一种可动态调控CD响应，同时实现高传感性能的太赫兹手性超表面。该超表面以柔性材料为基底，前后表面为四重旋转对称的J型金属结构。仿真结果表明：该手性超表面在0.760 THz处能够产生高达0.805的强CD值；通过二维方向等比例拉伸，CD峰从0.760 THz红移至0.650 THz附近，且能保持很高的CD信号；同时，其传感灵敏度高达327 GHz/RIU，且在相对拉伸形变量高达20%的拉伸过程中仍能较好地保持手性响应和传感性能。所设计的手性超表面在动态多功能器件、可穿戴传感器领域具有潜在的应用价值。
手性超表面 柔性材料 圆二色性 太赫兹传感 激光与光电子学进展
2023, 60(18): 1811019
北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室，北京 100876
光学手性超构表面是由亚波长尺度单元所组成的平面或准平面光子器件。其结合了新的物理光学原理和前沿纳米制备技术，可产生极强的光学手性，在光学手性传感、手性粒子分离及手性调控等方面有广阔的应用前景。本文介绍了手性超构表面的基本原理，从金属材料和介电材料的角度分类总结了手性超构表面的国内外研究进展，重点关注其圆二色性响应和近场手性响应，并介绍了手性超构表面的应用方向。
材料 手性超构表面 表面等离激元共振 米氏共振 手性传感 激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0500001
宁波大学信息科学与工程学院，浙江 宁波 315211
手征超表面是由具有特定电磁响应的平面手征单元结构构成的超薄超材料，由于其具有自由控制电磁波的奇异能力而引起了极大的关注。通过在超表面设计中加入可调谐材料，可以实现其功能受外部激发控制的可调谐或可重构的超器件，为动态调谐电磁波开辟了新的道路。本文介绍了可调/可重构手征超表面电磁特性的一些理论基础，当线偏振光进入可调谐手征超表面时，会被分解为左旋圆偏振(LCP)波和右旋圆偏振(RCP)波，通过外部环境改变介质的介电常数和磁导率，超表面光器件可以动态地控制各种偏振光特别是圆偏振光的响应特性如折射率、二色性、旋光性、不对称传输等。按照可调谐手征超表面所控制的负折射率、圆二色性和旋光性、不对称传输性质，对其最新的研究进展进行了综述。最后，对可调谐手征超表面这一快速发展领域未来可能的发展方向和存在的挑战提出了自己的看法。
可调谐手征超表面 负折射 圆二色性和旋光性 不对称传输 tunable chiral metasurface negative refraction circular dichroism and optical rotation asymmetric transmission
1 武汉科技大学信息科学与工程学院, 湖北 武汉 430081
2 华中科技大学光学与电子信息学院, 湖北 武汉 430074
提出一种具有巨旋光性和负折射特性的双频带手征性超表面结构,该手征性超表面由中间介质层和双层共轭卍字形周期排列而成;通过研究面电流密度分布,解释了巨旋光性和负折射率产生的原因;研究了手征性超表面单元结构的连续圆金属贴片半径和介质层厚度对该结构旋光性和负折射特性的影响。数值模拟结果表明:该结构在0.1~2 THz频率范围内有4个谐振频点,在谐振频点附近,平均折射率均为负值,实部幅值最大为-3.7;该结构在谐振频点附近显示了巨旋光性以及双频带的左旋圆偏振波和右旋圆偏振波负折射特性,最大偏振旋转角达到了122°,右旋圆偏振波折射率实部幅值可达-12.74。
材料 手征性超表面 双频带 圆二向色性 旋光性 负折射率
