多功能超表面的光传输特性研究进展

发布时间：2021-02-10 01:35

　　电磁集成技术在现代科学技术中发挥着核心作用,被认为是解决电磁设备日益增长的数据存储容量需求和信息处理速度需求的关键。其难点在于如何有效地将多种多样的功能集成在一个具有亚波长结构的器件中。诸多光子器件,如偏振分束器、平板聚焦透镜等已经被自然材料或者近年提出的超材料实现。但是由于这些材料具有较大的厚度,不便于光子器件的集成,使它们的应用大大受限。作为平面二维结构的超表面由于具有独特的电磁响应特性和强大的电磁波操控能力,已经在多功能器件设计领域得到了应用。本文从多功能超表面设计的理论出发,介绍了其研究背景并总结了近年来的研究进展,将其分为基于纯透射设计的、基于纯反射设计的以及基于反射、透射设计的三类多功能超表面。最后对未来多功能超表面的设计方向提出了展望。 

【文章来源】：材料导报. 2020,34(09)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

(a)设计的各向异性表面透镜的示意图,其中大的蓝色和红色箭头表示两个光轴的方向[16];(b)从水平光轴观察,超表面即是Luneburg透镜[16];(c)从竖直光轴观察,超表面即是鱼眼透镜[16];(d) Luneburg和鱼眼镜头的理想表面折射率与设计的超表面透镜的有效折射(nx和ny)之间的比较[16]

图1 (a)设计的各向异性表面透镜的示意图,其中大的蓝色和红色箭头表示两个光轴的方向[16];(b)从水平光轴观察,超表面即是Luneburg透镜[16];(c)从竖直光轴观察,超表面即是鱼眼透镜[16];(d) Luneburg和鱼眼镜头的理想表面折射率与设计的超表面透镜的有效折射(nx和ny)之间的比较[16]2017年,Ling等[19]提出了一种偏振和波长可控的多功能超表面,如图3所示。不同偏振态的入射波能够表现出不同的功能:该超表面可以作为Y偏振波的平板聚焦透镜(图3c);也可以作为X偏振波的SPP[20-21]耦合器(图3b)。更重要的是,通过调整入射X偏振波的波长,可灵活地控制SPP波在所需界面上的激发。

2018年, Lee等[22]在光频段下设计并制造了一种“X”型结构的双功能超表面。设计采用的材料为单晶硅,在光频段下,可以用任意复振幅谱实现完整的全息图且成像质量很高。与纯相位全息图相比,该设计能实现更好的三维图像和更高的信噪比。因此,该设计为最新的全息显示技术铺平了道路。3 基于反射的多功能超表面的设计与实现


本文编号：3026570