具有超低球差的零折射率透镜的实现

光学复合材料为调控基本能带色散提供了前所未有的机遇，从而催生新颖的光电功能与器件。对动量空间中心光子狄拉克锥的探索启发了一种类似于费米子狄拉克系统中零有效质量的零折射率特性。这种全介质零折射率光子晶体提供了一种面内机制，使得传播波的能量能够沿芯片方向被良好地约束。一个直接的例子是，当零折射率透镜尺寸足够大时，可实现无纵向球差的异常聚焦效应。在此，我们设计并制备了一种由大面积硅纳米柱阵列构成的平凹轮廓零折射率透镜原型。通过异常聚焦效应，在1.55 μm附近定量测量到近零折射率，这与有效介质理论的预测一致。该零折射率透镜还被证明具有超低纵向球差。这种与集成电路工艺兼容的器件，为将全硅零折射率材料集成到光通信、传感与调制中，以及研究拓扑光子学和谷光子学等新兴领域的基础物理提供了新途径。