传输模式硅富氮化 Mie 空洞 超表面 可见光范围内的研究

Mie 空洞 超表面目前主要在反射模式下开发，亚波长尺寸的空洞嵌入高折射率介质中可支持局域共振和光谱选择性光学响应。然而，许多光学系统都受益于集成运行于传输模式的此类光学元件。为此迫切需求，我们在此引入运行于传输模式的 Mie 空洞 超表面。为使其可在可见光范围内工作，我们采用硅富氮化物 (SRN) 平台实现 Mie 空洞。我们指出，从反射模式转向传输模式并非简单的几何变化：将空洞置于基片上的有限薄膜中引入平面导波和 Fabry-Perot 类似贡献，这些贡献与底层 Mie 空洞响应发生混合。严密耦合波分析表明，当半无限宿主被替换为有限 SRN 薄膜时，主导的光谱转换发生，而基片主要作为次要扰动。厚度依赖的色散图显示，在相互作用模式之间出现规避交叉，支持混合传输 regime 的解释，并将薄膜厚度识别为跟踪耦合模结构演化的清晰参数。实验上，我们通过变化空洞深度实现传输模式结构色，并观察到测量值与仿真光谱和色度坐标之间的良好一致性。通过对空洞深度进行空间编程，我们进一步演示了在单一 超表面架构中实现的传输光模式和图像编码。这一结果确立了运行于传输模式的 Mie 空洞 超表面作为一种可行的逆介质平台，潜在应用包括可传输光谱滤波、光学编码和面向显示的光子器件等。