Arkitektur-inspirerede nanostrukturer muliggør perfekte optiske metaoverflader

Optiske enheder er kritiske i forskellige militære og civile applikationer, hvorimod traditionelle optiske enheder er omfangsrige og tunge, fordi de er afhængige af faseakkumulering på en lang optisk vej. I en artikel offentliggjort i Videnskabens fremskridt , Prof. Xiangang Luo fra det kinesiske videnskabsakademi og kolleger har nu demonstreret, at ultratynde og lette optiske enheder kunne konstrueres ved hjælp af nanostrukturer, køreledninger, som typisk blev brugt i arkitekturen til at konstruere utrolige broer og buer.

Kædeledningen er den kurve, som en frithængende kæde antager under sin egen vægt. Det er en "ægte matematisk og mekanisk form" i arkitekturen, beskrevet af Robert Hooke i 1670'erne. Køreledningen findes i mange tilfælde. For eksempel, silken på et edderkoppes spind danner flere elastiske køreledninger. Forskerne bruger nu optiske kædeledningsformede strukturer til at konvertere cirkulært polariseret lys til en spiralformet stråle, der bærer en geometrisk lineær faseprofil. Ligner "kontaktledningen med samme styrke, "fasegradienten af ​​den optiske køreledning er lige overalt, hvilket er et direkte resultat af dens særlige geometriske form. Køreledningsstrukturen har anvendelser inden for optik, arkitektur, og mange andre discipliner. "Det er et direkte resultat, at vi kunne konstruere nye optiske enheder med stor lighed med de strukturer, der forekommer i den naturlige verden, "Siger professor Luo.

Mange tidligere metoder bruger diskrete nanostrukturer til at generere rumvariant fasefordeling. De diskrete strukturer fører til stærk resonans, hvilket gør driftsbåndbredden for disse prøver begrænset. Prof. Luos gruppe bruger derfor de kontinuerlige køreledningsstrukturer til at opnå meget bredere båndbredde. De viste, at bredbåndskredsløbsvinkelmomentum (OAM) kunne opnås ved at bruge kontaktledningssystemet. Driftsbåndbredden af ​​enhederne kunne dække hele det elektromagnetiske spektrum inklusive mikrobølger. terahertz, infrarød, og det synlige regime.

Kablerne kan bruges som en unik byggesten til optiske metasurfaces, som menes at være nøglen til næste generations integrerede optiske systemer. Ifølge den metasurface-assisterede lov om refleksion og brydning, mange nye optiske elementer, såsom flade linser, aksikoner, og prismer, kunne opnås med ydeevne langt ud over deres traditionelle modstykker.