用于单向波前操控的非互易 Pancharatnam-Berry 超表面
光学
2024-03-05 v2 应用物理
摘要
光学超表面由于其低本征损耗和易于制造而被广泛用于操控电磁波。采用 Pancharatnam-Berry (PB) 几何相位的超表面（称为 PB 超表面）已被广泛应用于实现自旋相关的功能，如光束偏转、聚焦、全息等。复杂环境中对 PB 超表面的需求带来了一个具有挑战性的问题，即多个波通道的干扰限制了 PB 超表面的性能。一个有前景的解决方案是开发非互易 PB 超表面，它可以隔离不需要的波通道并表现出单向功能。在此，我们提出了一种机制，通过将 YIG 材料的磁光效应与空间旋转超原子的 PB 几何相位协同，来实现亚波长厚度的非互易 PB 超表面。通过全波数值模拟，我们表明由介电柱和薄 YIG 层组成的超表面分别在 5.5 GHz 和 6.5 GHz 处实现了近 92% 和 81% 的圆偏振光隔离，这归因于共振 Mie 模式与 Fabry-P\'erot 腔模式对磁光效应的增强。此外，该超表面能够实现高效的圆偏振光单向波前操控，包括非互易光束偏转和非互易光束聚焦。所提出的超表面可在光通信、光传感和量子信息处理中找到极具价值的应用。
引用
@article{arxiv.2401.10772,
title = {Nonreciprocal Pancharatnam-Berry Metasurface for Unidirectional Wavefront Manipulation},
author = {Hao Pan and Mu Ku Chen and Din Ping Tsai and Shubo Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.10772},
year = {2024}
}
备注
23 pages, 7 figures