Metalens multi-focale pentru recunoașterea și reconstrucția elipticității de spectre și polarizare

04 aprilie 2023 (Știri Nanowerk) O nouă publicație de la Știința opto-electronică („Metalens cu mai multe focare pentru recunoașterea și reconstrucția elipticității de spectre și polarizare”) ia în considerare multi-foci metalens pentru recunoașterea și reconstrucția elipticității de spectre și polarizare. Ca proprietăți fundamentale ale luminii, spectrele și polarizarea poartă informații vitale privind propagarea undelor luminoase. De exemplu, imagistica spectrală poate reflecta compoziția materială a obiectelor, în timp ce imagistica polarizată conține informații despre textura suprafeței, polarizarea luminii și/sau distribuția spațială a proprietăților optice ale unei scene. Datorită informațiilor cruciale furnizate de lungimea de undă și polarizare luminii, tehnologiile de imagistică multispectrale și polarizate prezintă un interes semnificativ în diverse domenii științifice și tehnologice, inclusiv arheologie, biologie, teledetecție și astronomie. Dispozitivele convenționale de imagistică multispectrală și de polarizare se bazează pe filtre și analizoare de polarizare, care, de obicei, necesită realizarea de fotografii multiple pentru a colecta informațiile optice dorite și constau din sisteme voluminoase multi-pass sau piese mecanice mobile și sunt dificil de integrat în sisteme optice compacte și integrate. Fig. 1. Proiectarea spectrului și elipticității de polarizare rezolvate cu mai multe focare metalens. (Imagine: Compuscript) Metasuprafețe care realizează controlul deplin al proprietăților luminii, cum ar fi fazele, amplitudinile și stările de polarizare, au fost demonstrate. Fiind dispozitive optice bidimensionale constând din nanostructuri sub-lungimi de undă, metasuprafețele sunt potrivite pentru proiectarea sistemelor integrate. Astăzi, metasuprafețele au fost utilizate în multe tipuri diferite de dispozitive optice funcționale, cum ar fi afișajele optice, dispozitivele de moment unghiular orbital, separatoarele de fascicul, elementele meta-holografie și imaginile cu câmp luminos. Pentru a realiza proiecte integrate și compacte, elementele metasuprafeței au fost utilizate în sisteme optice de polarizare și multispectrale. Cu toate acestea, rămâne o lipsă de dispozitive metalens care să poată realiza simultan atât funcționalități rezolvate de spectre, cât și de polarizare, păstrând în același timp o performanță bună a imaginii cu o deschidere numerică mare (NA). Din punct de vedere tehnic, deși sunt necesare cel puțin trei proiecții pentru a determina starea de polarizare, longitudinea sferei Poincare (exprimată și ca elipticitate de polarizare) poate reflecta, de asemenea, informații abundente ale scenei. Grupurile de cercetare ale Prof. Wei Xiong, Prof. Jinsong Xia și Prof. Hui Gao de la Universitatea de Știință și Tehnologie Huazhong au propus o metodologie de elipticitate cu spectre și polarizare rezolvată cu focare multiple (SPMM) pentru a realiza elipticitatea spectrului și a polarizării. Imagini rezolvate fără a necesita componente în mișcare sau optice spectrale și de polarizare voluminoase. Fig. 2. Imagini multispectrale și polarizate folosind SPMM cu sursă laser. (Imagine: Compuscript) Spre deosebire de sistemele obișnuite de imagini multispectrale sau de polarizare demonstrate anterior, SPMM poate colecta informațiile optice dorite printr-o singură fotografie datorită celor douăsprezece imagini dependente de spectre și polarizare în diferite locații, ceea ce simplifică procesul de colectare optică. informație. În acest design SPMM, pozițiile și intensitățile focarelor/imaginilor pe planul focal/imagistic pot fi modificate prin reglarea elipticității de polarizare și/sau spectrelor fasciculelor de lumină incidente. Prin urmare, dispozitivul SPMM așa cum a fost dezvoltat posedă atât abilități de detectare, cât și de reconstrucție a elipticității specifice de polarizare și lungimi de undă discrete (sau benzi spectrale), păstrând în același timp funcțiile normale ale metalelor, cum ar fi focalizarea și imagistica. Și SPMM are un design cu deschidere de partajare care posedă performanțe superioare de imagine datorită NA mai mare decât cea a designului de matrice de micro-metalens, așa cum este raportat, cu aceeași dimensiune de fabricație și distanță focală. Demonstrațiile experimentale ale SPMM sunt efectuate atât cu lumină coerentă, cât și incoerentă pentru a dovedi aplicabilitatea generală a acestuia. Lumina de la obiectele fotografiate conține informații bogate asociate cu mai multe lungimi de undă și elipticitate de polarizare, care de obicei este pierdută sau ignorată în metodele tradiționale de imagistică bazate pe intensitate. Pentru a rezolva această problemă, SPMM generează douăsprezece focare sau imagini în poziții diferite, care corespund la șase benzi de spectre și două stări de polarizare circulară ortogonală. În plus, spectrele și elipticitatea de polarizare (liniară, eliptică sau circulară) referitoare la anumite zone ale obiectului pot fi rezolvate și reconstruite prin identificarea pozițiilor de focalizare/imagini și a intensităților relative corespunzătoare. Fig. 3. Imagini multispectrale și polarizate folosind SPMM cu fascicule obișnuite de lumină albă. (Imagine: Compuscript) Designul și mecanismul fizic al SPMM se bazează pe principiile fazei geometrice și holografiei. Pentru a realiza un metalens dispersiv transversal, distribuțiile de fază ale mai multor lentile care posedă lungimi de undă de lucru diferite cu focare corespunzătoare în poziții diferite pot fi codificate la un singur element de metasuprafață prin principiul holografiei. Designul metalens dependent de polarizare poate fi obținut prin adăugarea acestor două rezultate de produs Hadamard împreună. Poziția focală a acestui metalens poate fi comutată prin schimbarea polarizării fasciculului de lumină incidentă. Prin urmare, un SPMM cu douăsprezece focare poate fi obținut prin combinarea aleatorie a două metalens dispersive transversal ca un singur element de metasuprafață, așa cum se arată în Fig. 1. În comparație cu spectrele speciale de metasuprafață existente sau elementele de detectare a polarizării bazate pe o matrice de micro-metalens, prin demonstrarea imaginii SPMM cu surse de lumină obișnuite coerente (Fig.2) și incoerente (Fig.3), această lucrare și-a arătat potențialul practic pentru construirea de dispozitive de imagistică multispectrale și polarizate ultracompacte, fără a fi nevoie de un proiectare multi-pass folosind filtre spectrale complicate sau piese mobile mecanice. Mai mult, acest concept SPMM poate fi extins la reconstrucția punctelor arbitrare cu longitudine și latitudine pe sfera Poincare și poate realiza o partiție mult mai fină a benzilor spectrale prin tehnici îmbunătățite de proiectare metalens și nanofabricare.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Sursa: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62735.php