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    光子技術研究院海外英才創新團隊在超表面納米光子器件研究領域取得重要成果

    發布單位:人員機構 [2018-11-06 11:30:03] 打印此信息

    近日,我校光子技術研究院海外英才創新團隊在超表面納米光子器件研究領域取得重要成果。該項研究提出了一類位移編碼型的超構光柵結構,實現了具有超大角度容忍度(接近掠入射)的高效率寬頻帶全息顯示,為全息數據加密、防偽及全景全息等應用方面提供了新思路與新途徑。

    研究成果以“Facile Metagrating Holograms with Broadband and Extreme Angle Tolerance”在Nature出版社旗下期刊Light: Science & Application (《光:科學與應用》,IF=13.6)上發表。我校光子技術研究院鄧子嵐副教授與李向平教授分別為第一作者與通訊作者,暨南大學為第一完成單位。南方科技大學李貴新、程鑫教授與深圳大學汪國平教授為共同通訊作者。此外,南開大學的合作者也為這項研究做出了貢獻。

    能實現對光場任意調控的超表面(Metasurface),是近年來納米光子學領域的研究熱點。現有的超表面調控光場相位的方式一般包括形狀編碼型、大小編碼型及轉角編碼型,這往往僅在較窄的入射角范圍內才能對光場相位的離散多階進行精確調控。本研究工作提出一種超常光學衍射(Extraordinary optical diffraction, EOD)的超構光柵結構,在不改變金屬納米棒形狀、大小及轉角的情況下,利用位移編碼型的調控方式便能在寬頻段寬角度高效率地實現對光場相位的連續階調控。審稿人對這種超構光柵的設計方案給出了高度評價,稱“This method can successfully address a few severe issues presented in “conventional” metasurfaces where the phase gradient was induced by tailoring the structure geometry, dimensions, and orientations”;“I see this work as a new twist for the field”。

    受傳統全息光學里的迂回相位啟發,此EOD超構光柵通過調控金屬納米棒在每個周期內的位移量實現0~2π連續階相位的調控,其調制的相位與位移量呈線性關系,而不依賴于入射光波長與入射角。不同于傳統迂回相位中通光孔徑衍射效率低、出現孿生像等缺點,此超構光柵采用精心設計的金屬納米棒替代傳統的通光孔結構,金屬納米棒的局域表面等離激元共振效應可以將光衍射效率增強到90%以上,并完全抑制0級光的出現。另一方面,由于加工超表面結構的納米制備技術(如EBL, FIB等)在控制納米結構位置的精準度,比控制納米結構形狀與大小要高得多,此位移編碼型超表面能大大降低超表面的制備難度與成本,為寬角度范圍波前調控,全景全息等應用提供了優良平臺。

    這項研究得到了國家自然科學基金(項目編號:11604217, 61522504, 61420106014, 11774145, 11734012, 11574218)、中央高校基本科研專項資金(項目編號:21617410)、廣東省創新創業團隊項目(項目編號:2016ZT06D081)和深圳市創新委員會自然科學基金(項目編號:JCYJ20170412153113701)的支持。

    文章鏈接:https://www.nature.com/articles/s41377-018-0075-0

    (光子技術研究院)



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