Többfókuszú fémek spektrumok és polarizációs ellipticitás felismeréséhez és rekonstrukciójához

04. április 2023. (Nanowerk News) Új kiadvány a Opto-elektronikai tudomány ("Többfókuszos metalének a spektrumok és a polarizációs ellipticitás felismeréséhez és rekonstrukciójához") többfókuszú metaléneket vesz figyelembe a spektrumok és a polarizációs ellipticitás felismeréséhez és rekonstrukciójához. Mint a fény alapvető tulajdonságai, a spektrumok és a polarizáció létfontosságú információkat hordoznak a fényhullámok terjedésével kapcsolatban. Például a spektrális képalkotás tükrözheti az objektumok anyagösszetételét, míg a polarizált képalkotás a felület textúrájával, a fény polarizációjával és/vagy a jelenet optikai tulajdonságainak térbeli eloszlásával kapcsolatos információkat tartalmaz. A fényhullámhossz és a polarizáció által nyújtott döntő információk miatt a multispektrális és polarizált képalkotási technológiák jelentős érdeklődésre tartanak számot a tudomány és a technológia különböző területein, beleértve a régészetet, a biológiát, a távérzékelést és a csillagászatot. A hagyományos multispektrális és polarizációs képalkotó eszközök szűrőkön és polarizációanalizátorokon alapulnak, amelyek általában több felvételt igényelnek a kívánt optikai információ összegyűjtéséhez, és terjedelmes, többutas rendszerekből vagy mechanikusan mozgó alkatrészekből állnak, és nehezen integrálhatók kompakt és integrált optikai rendszerekbe. 1. ábra. A spektrum- és polarizációs ellipticitási felbontású többfókuszú metalének tervezése. (Kép: Compuscript) Metafelületek Kimutatták, hogy teljes mértékben szabályozzák a fénytulajdonságokat, mint például a fázisok, amplitúdók és polarizációs állapotok. A hullámhossz alatti nanostruktúrákból álló kétdimenziós optikai eszközökként a metafelületek alkalmasak integrált rendszerek tervezésére. Manapság a metafelületeket számos különböző típusú funkcionális optikai eszközben alkalmazzák, mint például optikai kijelzők, orbitális impulzusmérő eszközök, nyalábelosztók, meta-holográfiai elemek és fénymezős képalkotás. Az integrált és kompakt kialakítások megvalósításához a polarizációs és multispektrális optikai rendszerekben metafelületi elemeket használtak. Mindazonáltal továbbra is hiányoznak az olyan metalens eszközök, amelyek egyszerre képesek elérni mind a spektrum-, mind a polarizációs felbontású funkciókat, miközben megőrzik a jó képalkotási teljesítményt nagy numerikus apertúrával (NA). Technikai oldalról, bár legalább három vetület szükséges a polarizációs állapot meghatározásához, a Poincare-gömb hosszúsága (ezt polarizációs ellipticitásként is kifejezve) szintén bőséges információt tükrözhet a jelenetről. Prof. Wei Xiong, Prof. Jinsong Xia és Prof. Hui Gao a Huazhong Tudományos és Technológiai Egyetemről egy spektrum- és polarizációs ellipticitással feloldott többfókuszú fémek (SPMM) módszertant javasoltak a spektrum- és polarizációs ellipticitás megvalósítására. felbontású képalkotás mozgó alkatrész vagy terjedelmes spektrális és polarizációs optika nélkül. 2. ábra Multispektrális és polarizált képalkotás SPMM-mel lézerforrással. (Kép: Compuscript) A korábban bemutatott általános multispektrális vagy polarizációs képalkotó rendszerekkel ellentétben az SPMM a tizenkét spektrum- és polarizációfüggő, különböző helyeken készült képének köszönhetően egyetlen felvétellel képes összegyűjteni a kívánt optikai információt, ami leegyszerűsíti az optikai gyűjtés folyamatát. információ. Ebben az SPMM kialakításban a fókusz/képsíkon a fókusz/képek helyzete és intenzitása a beeső fénysugarak polarizációs ellipticitásának és/vagy spektrumának hangolásával változtatható. Ezért a kifejlesztett SPMM-eszköz specifikus polarizációs ellipticitás és diszkrét hullámhossz (vagy spektrális sáv) detektálási és rekonstrukciós képességekkel rendelkezik, miközben megtartja a fémek normál funkcióit, például a fókuszálást és a képalkotást. Az SPMM-nek pedig megosztott rekeszkialakítása van, amely kiváló képalkotási teljesítménnyel rendelkezik a nagyobb NA-nak köszönhetően, mint az azonos gyártási méretű és gyújtótávolságú mikrofém-tömb kialakításánál. Az SPMM kísérleti demonstrációit koherens és inkoherens fénnyel is végezzük, hogy igazoljuk általános alkalmazhatóságát. A leképezett objektumokból származó fény gazdag információt tartalmaz több hullámhosszhoz és polarizációs ellipticitáshoz, amely általában elveszik vagy figyelmen kívül hagyják a hagyományos intenzitáson alapuló képalkotási módszereket. A probléma megoldása érdekében az SPMM tizenkét gócot vagy képet generál különböző pozíciókban, amelyek hat spektrumsávnak és két ortogonális körkörös polarizációs állapotnak felelnek meg. Továbbá az adott objektumterületekhez kapcsolódó spektrumok és polarizációs ellipticitás (lineáris, elliptikus vagy körkörös) feloldható és rekonstruálható a fókuszálási/képalkotási pozíciók és a megfelelő relatív intenzitások azonosításával. 3. ábra Multispektrális és polarizált képalkotás az SPMM segítségével közönséges fehér fénysugarakkal. (Kép: Compuscript) Az SPMM tervezése és fizikai mechanizmusa a geometriai fázis és a holográfia elvén alapul. A transzverzálisan diszperzív fémek megvalósításához több lencse fáziseloszlása, amelyek különböző munkahullámhosszúak és különböző pozíciókban megfelelő gócokkal rendelkeznek, a holografikus elv alapján egyetlen metafelületi elemre kódolhatók. A polarizációtól függő fémek kialakítása a két Hadamard termék eredményének összeadásával érhető el. Ennek a fémnek a fókuszhelyzete a beeső fénysugár polarizációjának változtatásával váltható. Ezért tizenkét gócos SPMM-t kaphatunk, ha két keresztirányban diszperzív metalenzist véletlenszerűen kombinálunk egyetlen metafelületi elemként, amint az az 1. ábrán látható. A meglévő speciális, mikrometalének tömbön alapuló metafelületi spektrum- vagy polarizációdetektáló elemekkel összehasonlítva, az SPMM képalkotás közönséges koherens (2. ábra) és inkoherens fényforrásokkal (3. ábra) történő bemutatása révén ez a munka megmutatta gyakorlati lehetőségeit ultrakompakt multispektrális és polarizált képalkotó eszközök megalkotásában anélkül, hogy szükség lenne rá. többutas tervezés bonyolult spektrális szűrők vagy mechanikusan mozgó alkatrészek felhasználásával. Ezenkívül ez az SPMM-koncepció kiterjeszthető tetszőleges pontok rekonstruálására a Poincare-gömb hosszúsági és szélességi fokával, és a spektrális sávok sokkal finomabb felosztását érheti el a továbbfejlesztett fémtervezés és nanogyártási technikák révén.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62735.php