Flydende krystal integrerede metaller til alsidig farvefokus

Udviklingen af ​​metasurfaces åbnede en horisont for fremskridt inden for plan optik. Blandt metadevices, metallerne har tiltrukket stor opmærksomhed for praktiske anvendelser inden for billeddannelse og spektroskopi, da det giver multifunktionelle bølgefrontmanipulationer til forbedret fokus.

Som en del af tendensen med miniaturisering og integration af fotoniske systemer, metalenses erstatter de traditionelle brydningslinser lavet af polerede krystaller eller polymerer. Men deres funktioner forbliver statiske. Udsigten til at realisere aktive metallinser har motiveret introduktionen af ​​materialer med særlige egenskaber, f.eks. Omskiftelige bifokaler eller diskrete brændvidder. Indtil for nylig, dynamisk manipulation af metalenses, især tunbar kromatisk dispersion, er forblevet uden for rækkevidde.

Dynamisk fokusering med et enkelt metal

Metalenses er plaget af manglende fokusering af alle farver til det samme punkt, som er kendt som kromatisk aberration. At overvinde kromatisk aberration er en vital bekymring for forbedret opløsning i fuldfarve og hyperspektral billeddannelse. Tværtimod, til spektrografisk analyse og tomografiske applikationer, kromatisk dispersion hjælper med at adskille fokuspunkter for forskellige frekvenser for at undgå krydstale.

Evnen til at manipulere kromatisk dispersion dynamisk med et enkelt metal ville fremme systemintegration og funktionel alsidighed.

Fotomønstret flydende krystal

Et forskerhold fra Nanjing University demonstrerede for nylig aktiv manipulation af kromatisk dispersion, opnå akromatisk fokusering inden for et udpeget bredbånd. Som rapporteret i den peer-reviewed, open-access journal Avanceret fotonik , teamet integrerede en fotomønstret flydende krystal i en dielektrisk metasurface. I deres design, metasurface genererer en lineær-resonant fasedispersion, hvilket betyder, at fasefronten af ​​den transmitterede bølge forsinkes lineært af den dielektriske metaoverflade. Liquid crystal (LC) er ansvarlig for at generere frekvensuafhængig geometrisk fasemodulation.

Teamet verificerede den kromatiske aberrationskontrol af det kombinerede objektiv og demonstrerede en betydelig dynamisk bredbåndsimaging kontrasteffekt. Designet kan udvides til andre aktive metadevices; som et eksempel, holdet præsenterede en stråledeflektor med kontrollerbar spredning. "Ved at kombinere metadevices fleksibilitet med de bredbånds elektro-optiske egenskaber ved flydende krystaller gør designet kompetent til bølgefrontkontrol fra de synlige bølgelængder til THz og mikrobølger, "bemærkede seniorforfatter prof. Yanqing Lu, fra College of Engineering and Applied Sciences ved Nanjing University.

Lu's kollega ved College of Engineering and Applied Sciences, medforfatter forfatter Wei Hu, noter, "Vi forventer, at flydende krystalintegrerede metadevices vil føde en række aktive plane fotoniske elementer for at forbedre den funktionelle fleksibilitet i optiske systemer."