用于任意波前控制的单向导波驱动超表面
光学
2023-10-03 v4 应用物理
摘要
超表面由亚波长电磁微结构（称为超原子）组成，能够以所需方式重塑入射光束的波前，使其成为革新传统光学的有力候选者。然而，对外部光激发的需求以及超原子的谐振特性使得将超表面完全片上集成或在深亚波长尺度上控制波前变得困难。在此，我们介绍一类新型超表面的概念与设计，该超表面由单向导波驱动，并能够基于单向导波独特的色散特性而非谐振超原子实现任意波前控制。在实验证明了我们设计中单向性质在微波频段的可行性与实用性后，我们通过使用金属-空气-旋磁单向表面磁等离激元设计几种微波超器件，数值验证了这一新原理，灵活地将单向导模转换为 3D Bessel 光束、聚焦波和可控涡旋光束的波前。我们还数值演示了亚衍射聚焦，这目前超出了常规超表面的能力范围。此外，我们直接展示了这些概念如何转移至太赫兹频段，并讨论了它们在光学领域的可行性。基于这种非谐振（即宽带）机制和标准等离激元平台，我们的超表面可以片上集成，从而能够在深亚波长尺度和宽频率范围内操纵电磁波，为通信、遥感、显示等领域的应用开辟了新机遇。
引用
@article{arxiv.2304.13948,
title = {Unidirectional guided-wave-driven metasurfaces for arbitrary wavefront control},
author = {Shiqing Li and Kosmas L. Tsakmakidis and Tao Jiang and Qian Shen and Hang Zhang and Jinhua Yan and Shulin Sun and Linfang Shen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.13948},
year = {2023}
}