北理工提出一種基于多層超穎表面的非互易性非對(duì)稱(chēng)傳輸波前調(diào)制方法
發(fā)布日期：2019-05-15 供稿：光電學(xué)院
編輯：盛筠 審核：盛筠 閱讀次數(shù)：近日，北理工光電學(xué)院王涌天教授團(tuán)隊(duì)的黃玲玲教授等人和德國(guó)帕德博恩大學(xué)的Thomas Zentgraf教授課題組合作，提出了一種基于多層超穎表面的非互易性非對(duì)稱(chēng)傳輸波前調(diào)制方法。該項(xiàng)研究成果發(fā)表在光學(xué)領(lǐng)域著名期刊《Nano Letters》上，題目為Nonreciprocal asymmetric polarization encryption by layered plasmonic metasurfaces。
超穎表面通常是由亞波長(zhǎng)尺寸的金屬或介質(zhì)納米天線(xiàn)陣列構(gòu)成，能夠在亞波長(zhǎng)尺度對(duì)光場(chǎng)的振幅與相位進(jìn)行調(diào)制，且具有極高的靈活性和設(shè)計(jì)自由度，因而在近些年來(lái)成為了一個(gè)前沿?zé)狳c(diǎn)領(lǐng)域。超穎表面在微納全息，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，光束整形，偏振控制等領(lǐng)域都具有很大的潛力，故而引起了研究人員的廣泛關(guān)注。作為一種二維平面結(jié)構(gòu)，超穎表面在光波傳播方向上的非對(duì)稱(chēng)性較低，通常遵循互易性定理。因此，在單層超穎表面光學(xué)系統(tǒng)中，背向傳播時(shí)的透射率往往是與正向相同的，這嚴(yán)重限制了超穎表面在通信系統(tǒng)和非互易光子器件中的應(yīng)用。近些年來(lái)，為了提高偏振轉(zhuǎn)換效率或?qū)崿F(xiàn)特定偏振狀態(tài)下的非對(duì)稱(chēng)傳輸特性，多層的級(jí)聯(lián)超穎表面系統(tǒng)被提出。但這些方法通常僅針對(duì)出射光波的強(qiáng)度調(diào)制情況，這大大限制了這些多層超穎表面的功能應(yīng)用。
針對(duì)這一問(wèn)題，黃玲玲、王涌天教授團(tuán)隊(duì)和德國(guó)Zentgraf教授合作，提出了一種基于多層超穎表面的非互易非對(duì)稱(chēng)傳輸波前調(diào)制方法，該方法使用級(jí)聯(lián)的金屬L形納米天線(xiàn)與金屬偶聯(lián)極子天線(xiàn)作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)單元，打破了沿光波傳播方向上的空間對(duì)稱(chēng)性，能夠使光學(xué)系統(tǒng)在正向和背向傳播時(shí)根據(jù)不同的正交偏振信道表現(xiàn)出不同的波前調(diào)制特性，并在獲得非互易非對(duì)稱(chēng)傳輸特性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)0到2π的全范圍相位調(diào)制。將全息圖編碼到所述的多層超穎表面中，即能夠?qū)崿F(xiàn)與傳播方向相結(jié)合的偏振加密全息顯示，使全息圖的再現(xiàn)像只能在特定的偏振和傳輸方向?qū)?yīng)的加密通道中觀察到，提供更高的加密維度。這種基于多層超穎表面的非互易性非對(duì)稱(chēng)傳輸波前調(diào)制方法可以在全息顯示、信息處理、圖像加密和防偽相關(guān)的前沿應(yīng)用中發(fā)揮重要作用。
文章鏈接： Nonreciprocal asymmetric polarization encryption by layered plasmonic metasurfaces, Nano letters (2019). DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b01298
分享到：