2019-07-30 23:54:01
扁平镜片扭曲

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覆盖两个用纳米级阵列图案化的薄膜层可以操纵光的传播以产生强大的超薄透镜。

控制光传播的超薄纳米结构薄膜提供了将光学组件集成到便携式和可穿戴电子设备中的方式。 KAUST研究显示,扭曲一堆这样的电影提供了一种控制其行为和表现的简单方法。

用纳米级结构阵列图案化的表面可以改变穿过它的光的性质。阵列中的每个元件都像一个控制灯光局部相位的微小天线;这是光波在其振荡周期中的相对位置。这些超薄层称为金属透镜,因为它们可以像传统的玻璃透镜一样聚焦光,同时功能更强。

“这项技术可以逐个像素地任意塑造光线,由于制造上的限制,传统镜头是不可能的,”研究生林荣辉说。 “metalens技术有可能取代专业反光相机中使用的巨大镜头组件,其镜头像明信片一样薄。”

多功能metalenses开发的一个挑战是效率有限。改善这种情况的一种可能方法是堆叠元透镜。通过这样做,林和他的主管李晓航发现,当一个metalens放在另一个上面时,可以启用新的现象。

该团队观察了一个带有一个带有椭圆形横截面的翅片或圆柱阵列的表面的metalens。通过改变这些鳍片的相对取向,镜片可以为入射的圆偏振光增加几何相位。 “考虑时钟指针的旋转,每天都会回到同一个地方,”林解释道。 “这些纳米鳍片的旋转角度以类似的方式工作。当光线通过这些结构时,它的相位或'时间'会发生变化。”变化程度取决于纳米锭的旋转。这是操纵圆偏振光的强大工具。

Lin和Li使用称为有限差分时域模拟的数学方法来模拟包含两个堆叠相元件的元透镜系统中的光传播。他们的结果表明,通过扭转两层的相对对齐,可以观察到类似于莫尔效应的现象。该团队利用这一现象开发出具有可控焦距和强度比的双焦点元透镜。 “我们相信这种多层元网络架构也可以应用于其他系统并实现更复杂的功能,”Lin说。

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