用于高效复杂光场调控的直接激光写入非周期光子体元：逆向设计与制备
光学
2022-11-23 v3
摘要
光在许多应用中扮演核心角色。释放其通用性的关键在于将其塑造成最适合当前任务的形态。利用短脉冲激光在玻璃内部直接制造的特制折射率修饰，可实现对光流的近乎任意控制。然而，对此类修饰定量知识的严格要求以及制备精度的限制，迄今阻碍了高效非周期光子体元（APVEs）的制造。本文提出一种设计和制造高效 APVEs 的有力方法。我们优化针对特定应用的、由数十万个微观体素组成的 3D 排布，并使用飞秒直接激光写入在毫米级玻璃体内制造它们。我们通过实验实现了前所未有的高达 80% 的衍射效率，这得益于制备过程中精确的体素表征与自适应光学。我们展示了具有多种功能的 APVEs，包括空间模式转换器以及强度调控与波分复用相结合。我们的元件可自由设计，且高效、紧凑、稳健。我们的方法不限于硼硅酸盐玻璃，还有潜力拓展至其他基底，包括双折射与非线性材料，预示着更广泛的功能，包括偏振调制与动态元件。
引用
@article{arxiv.2209.13988,
title = {Direct laser written aperiodic photonic volume elements for complex light shaping with high efficiency: inverse design and fabrication},
author = {Nicolas Barré and Ravi Shivaraman and Simon Moser and Patrick Salter and Michael Schmidt and Martin J. Booth and Alexander Jesacher},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.13988},
year = {2022}
}