通过通用逼近器实现可见光波段实验效率高达99%的宽带矢量超扁平光学
光学
2020-05-06 v1
摘要
将传统光学集成到紧凑的纳米结构表面是平面光学的目标。尽管该技术取得了巨大进展，但在实际应用中仍面临关键挑战，因为可见光波段效率有限，平均低于60%，这源于波长厚度（约500 nm）结构中的吸收损耗。另一个问题是实现按需光学元件，用于同时控制反射和透射中的可见光矢量光，并具有预定的波前形状。在这项工作中，我们开发了一种逆向设计方法，可以实现用于矢量光控制和所需波前形状上的宽带输入输出响应的高效（高达99%）超扁平（薄至50 nm）光学器件。该方法利用了隐藏的通用逼近器网络，这些逼近器存在于适当设计的半导体纳米结构的物理层中。接近统一的性能源于这些表面的超扁平特性，这使吸收损耗降低到几乎可忽略的值。在实验上，我们讨论了偏振分束器，将其性能与直接和逆向设计技术获得的最佳结果进行比较，以及新的平面光学元件，如二向色镜和平面光学显示器的基本单元，该单元仅使用两个子像素即可创建全色，克服了传统LCD/OLED技术需要三个子像素才能组成每个复合色的限制。我们的器件采用互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容工艺制造，使其可扩展用于低成本的大规模生产。
引用
@article{arxiv.2005.01954,
title = {Broadband vectorial ultra-flat optics with experimental efficiency up to 99% in the visible via universal approximators},
author = {Fedor Getman and Maksim Makarenko and Arturo Burguete-Lopez and Andrea Fratalocchi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.01954},
year = {2020}
}