作為(wei) 納米光子學的一個(ge) 重要研究分支，光學超表麵在過去十年中引起了很大的關(guan) 注。精心設計的超表麵可以在亞(ya) 波長範圍內(nei) 任意操縱局部光特性，從(cong) 而使透鏡、棱鏡、波片、偏振片和分束鏡等傳(chuan) 統光學元件的平麵化成為(wei) 可能。 此外，靈活的設計策略進一步使超表麵能夠在單層平台上實現光波的多維操縱。例如，通過訴諸光偏振、波長和入射角，以及不同的空間複用方案，已經有實現不同功能的大量多功能超表麵得到報道。但是這些多功能超表麵僅(jin) 在一個(ge) 操作空間有效，即要麽(me) 透射空間或反射空間。
用於(yu) 全空間可見光三功能控製的介質型偏振濾波雙膠合超表麵
技術背景：
作為(wei) 納米光子學的一個(ge) 重要研究分支，光學超表麵在過去十年中引起了很大的關(guan) 注。精心設計的超表麵可以在亞(ya) 波長範圍內(nei) 任意操縱局部光特性，從(cong) 而使透鏡、棱鏡、波片、偏振片和分束鏡等傳(chuan) 統光學元件的平麵化成為(wei) 可能。 此外，靈活的設計策略進一步使超表麵能夠在單層平台上實現光波的多維操縱。例如，通過訴諸光偏振、波長和入射角，以及不同的空間複用方案，已經有實現不同功能的大量多功能超表麵得到報道。但是這些多功能超表麵僅(jin) 在一個(ge) 操作空間有效，即要麽(me) 透射空間或反射空間。
能夠獨立控製透射和反射空間中的光的光學器件對於(yu) 構建超緊湊光學係統具有重要意義(yi) 。這是zui近基於(yu) 多層超表麵實現的。據報道，四層金屬貼片可以協同實現偏振相關(guan) 的透射/反射控製，通過精心設計使全空間內(nei) 的獨立光波前控製成為(wei) 可能。基於(yu) 類似的原理，通過同時選擇入射方向和光偏振，五層等離子體(ti) 超表麵被證明可以產(chan) 生三個(ge) 波前操作。值得注意的是，這些實現了多功能全空間光控製的超表麵主要在微波波段，且使用印刷電路板技術製備。然而，考慮到金屬的固有吸收損耗，顯然將上述結構配置直接轉移到可見波段將不可避免地難以見效。此外，具有相當小尺寸和多層不同幾何形狀的meta-atoms的實際實現無疑會(hui) 使納米加工過於(yu) 繁重和昂貴，在實際国产成人在线观看免费网站中應認真考慮這一點。因此，迫切需要一種新穎且簡便的超表麵架構，該架構允許對全空間可見光進行多功能控製，並具有高效和輕快的設計複雜性。單層介質型超表麵(dielectric metafaces)已被證明能夠實現對可見光的高效操縱。可以預期，通過利用多層介質型超表麵可以進一步擴展光控製的自由度，其中雙層超表麵或雙膠合超表麵(metaface doublet)近來受到了越來越多的關(guan) 注。迄今為(wei) 止，大多數報道的雙層介質型超表麵都被證明可在近紅外區域運行，並且大部分工作主要致力於(yu) 單色像差校正、多波長控製以及和光路或偏振控製等。然而，它們(men) 在全空間光控製方麵的潛力仍待開發。
技術要點：
基於(yu) 此，山東(dong) 濟南大學的Song Gao(一作)和Yang Li(通訊)提出了利用雙膠合介質型超表麵(dielectric metasurface doublet, DMD)實現全空間可見光的高效和多功能控製的方法。它能夠實現三種不同的入射方向和偏振觸發波前整形功能，包括異常光束偏轉、光聚焦、渦流光束生成和全息圖像投影。與(yu) 多層金屬超表麵相比，所提出的超表麵在設計複雜性、效率和製造方麵都更有優(you) 勢。此外，由於(yu) 可以部署具有不同極化響應的介質meta-atoms來構建這種超表麵，預計未來可以獲得具有多種功能的各種全空間超表麵，這將極大地推動多功能超光學的發展。
a) 雙膠合介質型超表麵的製造過程。b) 為(wei) 獲得離軸光聚焦功能 (F1 和 F3) 和渦流光束生成 (F2) 計算的相位分布，以及構成所提出的多功能DMD的頂部 MS1 和底部 MS2 的幾何形狀。c) 在製造DMD期間拍攝的 MS1 和 MS2 的顯微鏡和 SEM 圖像
實驗結果：
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