用于单片、高效、紧凑光电探测器的非局域平带超构光学

微型化光电探测器正成为一系列下一代技术中日益受到追捧的组件，例如自动驾驶汽车、集成可穿戴设备或嵌入物联网的小器件。然而，一个主要挑战在于如何在缩小器件占用面积的同时保持高效率。通过实现光子能量与动量之间的非平凡关系，例如被称为平带的色散无关且与角度无关的器件，可以解决这一难题。在此，我们利用平带超构光学在广泛的入射角范围内同时实现临界吸收。对于单片硅超构光学光电二极管，我们在光子-电子转换效率方面实现了约 10 倍的增强。这种在约 36 度大角度范围内的增强，允许通过大孔径透镜收集入射光并将其聚焦到紧凑的光电二极管上，从而有可能实现高速和低光操作。我们的研究揭示了创建紧凑且高效的光电器件的新可能性，对包括增强现实和光探测与测距在内的各种应用产生深远影响。