空间可被压缩到何种程度？空间压缩板的带宽极限

空间压缩板（spaceplates）是一种新型平面光学器件，其在更短长度内实现自由空间体积的光学响应，有效地为光传播“压缩空间”。与超透镜或衍射透镜等平面透镜相结合，空间压缩板有望使任何自由空间光学系统大幅微型化。尽管近年来对平面透镜性能指标的基理论与实用界限已有充分研究，但对空间压缩板终极极限的类似理解仍然缺乏，尤其在带宽问题上，其仍是该平台应用的关键障碍。本工作中，我们推导了空间压缩板带宽关于其数值孔径与压缩比（自由空间路径被压缩的比例）的基本界限。这些界限的一般形式具有普适性，可应用于不同广义空间压缩器件并针对其具体化，而与其具体实现无关。我们的发现也为源于一般性空间压缩效应的物理机制提供了相关洞见，并可能指导更高性能空间压缩板的设计，为多种应用开启超紧凑、单片、平面光学系统的新机遇。