超振荡金属透镜实现的亚衍射约束与非衍射传播光学斯通克斯尔涡旋
光学
2025-09-25 v1
摘要
光学斯通克斯尔涡旋因其固有的拓扑鲁棒性和在信息学中的潜力而受到广泛关注。然而，大多数研究仍局限于近轴、低数值孔径（低 NA）区域，其较大的横向尺寸限制了更广泛的应用。在高 NA 聚焦下，当光束穿过焦区域时偏振纹理通常会退化或急剧转变，阻碍拓扑保持传输。在本工作中，我们提出了一种策略，用于生成斯通克斯尔涡旋针场，在高 NA 条件下同时保持亚衍射约束和非衍射传播，从而保持其拓扑特性。利用常规光学针的偏振不变性，我们通过单个等离子体金属透镜实现了斯通克斯尔涡旋针，该透镜设计为同时充当偏振滤波器和超分辨聚焦元件。实验和仿真结果验证了长达 5 个波长的非衍射传播，且斯通克斯尔矢量纹理在整个传播过程中保持在亚衍射尺度。这种斯通克斯尔涡旋针不仅解决了之前的传播限制，还为无衍射信息传输开辟了新途径。此类斯通克斯尔涡旋针在光-物质相互作用、光学计量和信息学等领域具有巨大潜力。
引用
@article{arxiv.2509.19917,
title = {Subdiffraction confinement and non-diffractive propagation of optical Stokes skyrmions enabled by a super-oscillatory metalens},
author = {Jing He and Chengda Song and Wei Li and Fangwen Sun and Guanghui Yuan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.19917},
year = {2025}
}