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液晶集成金属多功能彩色焦点

更新时间:2020-07-15 02:35点击:

超表面的发展为平面光学的发展开辟了一片广阔的天地。在元器件中,金属在成像和光谱学中的实际应用引起了广泛的关注,因为它提供了多功能波前处理以改进聚焦。

作为光子系统小型化和集成趋势的一部分,金属材料正在取代传统的由抛光晶体或聚合物制成的折射透镜。但它们的功能仍然保持不变。实现有源金属的前景激发了具有特殊性质的材料的引入,如可切换双焦距或离散焦距。直到最近,金属的动态操纵,特别是可调谐色散,仍然是遥不可及的。

动态聚焦与单一金属

金属由于无法将所有颜色聚焦在同一点而备受困扰,这就是所谓的色差。克服色差是提高全色和高光谱成像分辨率的关键问题。相反,对于光谱分析和层析应用,色散有助于分离不同频率的焦点以避免串扰。

利用单一金属动态操纵色散的能力将促进系统集成和功能的通用性。

Photo-patterned液晶

南京大学的一个研究小组最近演示了对色散的主动操纵,实现了指定宽带范围内的消色差聚焦。据同行评议、开放获取的《高级光子学》杂志报道,该团队将一个照片图案液晶集成到介电介质超表面中。在他们的设计中,超表面产生一个线性共振的相位色散,这意味着传播波的相位前被介电介质的超表面线性延迟。液晶(LC)负责产生频率无关的几何相位调制。

该团队验证了色差控制的组合镜头,并证明了一个显著的动态宽带成像对比度效果。该设计可以扩展到其他活动元数据;作为一个例子,该团队提出了一个具有可控色散的波束偏转器。南京大学工程与应用科学学院的资深作者卢延庆教授说:“元器件的灵活性与液晶的宽带光电特性相结合,使该设计能够控制从可见波长到太赫兹和微波的波前。”

卢教授在工程与应用科学学院的同事、资深作者胡伟教授指出:“我们预期液晶集成元器件将产生多种平面有源光子元件,以增强光学系统的功能灵活性。”