基于二进制控制的电驱动可重编程二氧化钒超表面用于宽带波束偏转

谐振光学相控阵是以低能耗、小尺寸和高可靠性实现光及近红外波段完全可重构超表面的一种有前景的途径。连续可调谐振结构存在固有缺陷，如相位范围小、幅相关联或极端敏感性，使得在单元个体层面精确控制非常困难。为规避这些问题，我们对一种创新纳米谐振天线采用 1-bit（二进制）控制实现波束偏转，并探究此类相控阵的理论能力。提出了一种基于夹于金属-绝缘体-金属结构中的二氧化钒的热学可行结构，并采用逆向设计在 1550 nm 处优化其性能。利用二进制控制成功实现了超过 90{\deg} 范围的连续波束偏转，与基于相控阵理论第一性原理描述的预测高度吻合。此外，实现了 1500 nm 至 1700 nm 的宽带响应。也展示了设计对制造缺陷的鲁棒性。这一简化方法可用于优化基于其他材料或相移机制的可调谐纳米光子相控阵超表面，以实现各种功能。