Logam multi-fokus untuk pengenalan dan rekonstruksi eliptisitas spektra dan polarisasi

04 Apr 2023 (Berita Nanowerk) Publikasi baru dari Ilmu Opto-Elektronik (“Metalens multi-fokus untuk pengenalan dan rekonstruksi spektrum dan polarisasi elips”) mempertimbangkan metalens multi-fokus untuk pengenalan dan rekonstruksi spektrum dan polarisasi elips. Sebagai sifat dasar cahaya, spektrum dan polarisasi membawa informasi penting mengenai perambatan gelombang cahaya. Misalnya, pencitraan spektral dapat mencerminkan komposisi material objek, sedangkan pencitraan terpolarisasi berisi informasi tentang tekstur permukaan, polarisasi cahaya, dan/atau distribusi spasial dari sifat optik suatu pemandangan. Karena informasi penting yang diberikan oleh panjang gelombang cahaya dan polarisasi, teknologi pencitraan multispektral dan terpolarisasi menjadi perhatian besar dalam berbagai bidang sains dan teknologi, termasuk arkeologi, biologi, penginderaan jauh, dan astronomi. Perangkat pencitraan multispektral dan polarisasi konvensional didasarkan pada filter dan penganalisis polarisasi, yang biasanya memerlukan pengambilan beberapa gambar untuk mengumpulkan informasi optik yang diinginkan dan terdiri dari sistem multi-pass yang besar atau bagian yang bergerak secara mekanis dan sulit untuk diintegrasikan ke dalam sistem optik yang kompak dan terintegrasi. Gambar 1. Desain elips spektra dan polarisasi menyelesaikan metalens multi-fokus. (Gambar: Kompuskrip) permukaan meta yang mencapai kontrol penuh atas sifat cahaya, seperti fase, amplitudo, dan keadaan polarisasi, telah dibuktikan. Sebagai perangkat optik dua dimensi yang terdiri dari struktur nano sub-panjang gelombang, permukaan meta cocok untuk desain sistem terintegrasi. Saat ini, metasurface telah digunakan di berbagai jenis perangkat optik fungsional, seperti tampilan optik, perangkat momentum sudut orbital, pemecah sinar, elemen meta-holografi, dan pencitraan medan cahaya. Untuk mewujudkan desain yang terintegrasi dan kompak, elemen metasurface telah digunakan dalam sistem optik polarisasi dan multispektral. Namun, masih terdapat kekurangan perangkat metalens yang dapat mencapai fungsi penyelesaian spektrum dan polarisasi secara bersamaan sekaligus menjaga kinerja pencitraan yang baik dengan aperture numerik (NA) yang besar. Di sisi teknis, meskipun setidaknya tiga proyeksi diperlukan untuk menentukan keadaan polarisasi, garis bujur bola Poincare (juga dinyatakan sebagai eliptisitas polarisasi) juga dapat mencerminkan banyak informasi dari pemandangan tersebut. Kelompok penelitian yang terdiri dari Prof. Wei Xiong, Prof. menyelesaikan pencitraan tanpa memerlukan bagian bergerak atau optik spektral dan polarisasi yang besar. Gambar 2. Pencitraan multispektral dan terpolarisasi menggunakan SPMM dengan sumber laser. (Gambar: Compuscript) Tidak seperti sistem pencitraan multispektral atau polarisasi umum yang telah didemonstrasikan sebelumnya, SPMM dapat mengumpulkan informasi optik yang diinginkan hanya dengan satu bidikan karena dua belas gambarnya bergantung pada spektra dan polarisasi di lokasi berbeda, sehingga menyederhanakan proses pengumpulan optik. informasi. Dalam desain SPMM ini, posisi dan intensitas fokus/gambar pada bidang fokus/pencitraan dapat diubah dengan menyetel eliptisitas polarisasi dan/atau spektrum berkas cahaya datang. Oleh karena itu, perangkat SPMM yang dikembangkan memiliki kemampuan deteksi dan rekonstruksi eliptisitas polarisasi spesifik dan panjang gelombang diskrit (atau pita spektral) sambil mempertahankan fungsi normal logam seperti pemfokusan dan pencitraan. Dan SPMM memiliki desain bukaan berbagi yang memiliki kinerja pencitraan superior karena NA yang lebih besar dibandingkan desain susunan mikro-metalens seperti yang dilaporkan dengan ukuran fabrikasi dan panjang fokus yang sama. Demonstrasi eksperimental SPMM dilakukan dengan cahaya koheren dan tidak koheren untuk membuktikan penerapannya secara umum. Cahaya dari objek yang dicitrakan mengandung banyak informasi yang terkait dengan berbagai panjang gelombang dan eliptisitas polarisasi, yang biasanya hilang atau diabaikan dalam metode pencitraan berbasis intensitas tradisional. Untuk mengatasi masalah ini, SPMM menghasilkan dua belas fokus atau gambar pada posisi berbeda, yang sesuai dengan enam pita spektrum dan dua keadaan polarisasi melingkar ortogonal. Lebih jauh lagi, spektrum dan eliptisitas polarisasi (linier, elips, atau lingkaran) yang berkaitan dengan area objek tertentu dapat diselesaikan dan direkonstruksi dengan mengidentifikasi posisi pemfokusan/pencitraan dan intensitas relatif yang sesuai. Gambar 3. Pencitraan multispektral dan terpolarisasi menggunakan SPMM dengan berkas cahaya putih biasa. (Gambar: Compuscript) Desain dan mekanisme fisik SPMM didasarkan pada prinsip fase geometris dan holografi. Untuk mewujudkan metalens dispersif melintang, distribusi fase beberapa lensa yang memiliki panjang gelombang kerja berbeda dengan fokus yang sesuai pada posisi berbeda dapat dikodekan ke elemen metasurface tunggal dengan prinsip holografi. Desain metalens yang bergantung pada polarisasi dapat diperoleh dengan menambahkan kedua hasil produk Hadamard ini bersama-sama. Posisi fokus logam ini dapat diubah dengan mengubah polarisasi berkas cahaya datang. Oleh karena itu, SPMM dengan dua belas fokus dapat diperoleh dengan menggabungkan dua metalense dispersif transversal secara acak sebagai elemen metasurface tunggal, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1. Dibandingkan dengan elemen deteksi spektra atau polarisasi metasurface khusus yang ada berdasarkan pada array mikro-metalens, melalui demonstrasi pencitraan SPMM dengan sumber cahaya koheren biasa (Gbr.2) dan tidak koheren (Gbr.3), karya ini telah menunjukkan potensi praktisnya untuk konstruksi perangkat pencitraan multispektral dan terpolarisasi ultra-kompak tanpa memerlukan a desain multi-pass menggunakan filter spektral yang rumit atau bagian yang bergerak secara mekanis. Selain itu, konsep SPMM ini dapat diperluas ke rekonstruksi titik-titik sembarang dengan garis bujur dan garis lintang pada bola Poincare dan mencapai partisi pita spektral yang jauh lebih halus melalui desain metalens yang lebih baik dan teknik fabrikasi nano.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Sumber: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62735.php