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超表面可以隨意控制偏振光

時間:2021/8/17閱讀:2512
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超表面可以隨意控制偏振光

哈佛大學(xué)的研究人員展示了一種利用超表面控制偏振光的新方法。這一新方法使研究人員能夠設(shè)計出一幅全息圖像,并在圖像本身產(chǎn)生偏振可調(diào)響應(yīng),這一新方法將在成像、顯微鏡、顯示器甚至天文學(xué)等不同領(lǐng)域得到應(yīng)用。這項研究發(fā)表在《Science Advances》上。

偏振光.jpg


計算機(jī)生成全息圖(CGH)的XX阿道夫·洛曼(Adolf Lohmann)在1965年的一篇論文中指出,雖然“全息圖 (Holography)"從希臘語翻譯為“全部記錄(Total recording)",但“全息圖并不是真正的全部記錄,因為只記錄一個振幅和一個相位,如果光是標(biāo)量波,這就足夠了。" 但在全息術(shù)和衍射光學(xué)的研究中,光的偏振常常被忽略。然而,各種全息材料和技術(shù)確實允許以空間變化的方式控制偏振。

在過去五十年左右的時間里,它們呈現(xiàn)出各種形式和名稱,其中包括偏振全息圖、偏振光柵、應(yīng)力工程光學(xué)元件、各種液晶器件,以及最近的超表面。這些超表面,亞波長間隔的相移元件陣列,可能強(qiáng)烈形成雙折射,是這項工作的具體重點(diǎn)和實施媒介。然而,在這里研究人員討論的廣義觀點(diǎn)具有更廣泛的適用性。

在近軸區(qū)域,通常是全息術(shù)和傅里葉光學(xué)中未說明的假設(shè)——傳播因子,通常是傅里葉變換?, 將“近場"與“遠(yuǎn)場“相聯(lián)系,“近場" 即全息圖產(chǎn)生的具有相位和/或振幅分布的電場(但由于倏逝波,不要與光學(xué)近場混淆),“遠(yuǎn)場",即期望的相位和/或振幅(盡管更常見的是,僅振幅)分布在許多波長之外的一些距離。

這里,為了清晰起見,“全息圖"指的是改變物體的物理場,而不是遠(yuǎn)場中的全息圖像,也可以更通俗地稱為全息圖。哈佛大學(xué)約翰保爾森工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(SEAS)設(shè)計了一種超表面可以根據(jù)光的偏振狀態(tài)操縱光。 研究表明它可以對無限數(shù)量的全息圖像進(jìn)行編碼,或者基于大量偏振態(tài)在幾乎無限數(shù)量的方向上操縱光。這項研究有助于偏振技術(shù)的進(jìn)步,目前事實證明,超表面技術(shù)甚至比研究人員自己意識到的更強(qiáng)大。如今,研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這些超表面中隱藏的潛力,并在一篇新論文中展示了能夠以XXXX的控制程度操縱光的偏振狀態(tài)的光學(xué)設(shè)備。

這一進(jìn)展是普遍的,幾乎可以應(yīng)用于任何使用偏振光的光學(xué)系統(tǒng),具體而言,這表明超表面可以用于新型激光系統(tǒng),其輸出光可以根據(jù)光的偏振狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計,或者甚至可以用于望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng),在望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中,類似類型的光學(xué)器件已經(jīng)被用于幫助探測類地系外行星。

全息技術(shù)一直是記錄和顯示信息的一種流行技術(shù),該項研究采用了全息術(shù)的基本原理,并對其進(jìn)行了推廣,大大擴(kuò)展了這項經(jīng)典技術(shù)的信息容量。接下來,研究人員的目標(biāo)是更好地了解這些設(shè)備,包括如何在現(xiàn)實世界中應(yīng)用它們。

轉(zhuǎn)自中國光學(xué)期刊網(wǎng)

 

 


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