Багатофокусні метали для розпізнавання та реконструкції еліптичності спектрів і поляризації

04 квітня 2023 (Новини Nanowerk) Нова публікація від Оптико-електронна наука («Багатофокусні метали для розпізнавання та реконструкції спектрів та поляризаційної еліптичності») розглядає багатофокусні метали для розпізнавання та реконструкції спектрів та поляризаційної еліптичності. Як фундаментальні властивості світла, спектр і поляризація несуть важливу інформацію про поширення світлових хвиль. Наприклад, спектральне зображення може відображати матеріальний склад об’єктів, тоді як поляризоване зображення містить інформацію про текстуру поверхні, поляризацію світла та/або просторовий розподіл оптичних властивостей сцени. Завдяки вирішальній інформації, яку надають довжина світлової хвилі та поляризація, мультиспектральні та поляризовані технології зображення становлять значний інтерес у різних галузях науки та техніки, включаючи археологію, біологію, дистанційне зондування та астрономію. Звичайні мультиспектральні та поляризаційні пристрої візуалізації засновані на фільтрах і поляризаційних аналізаторах, які зазвичай потребують кількох знімків для збору потрібної оптичної інформації та складаються з громіздких багатопрохідних систем або механічно рухомих частин, і їх важко інтегрувати в компактні та інтегровані оптичні системи. Рис. 1. Розрахунок багатофокусних металів із розділенням еліптичності спектра та поляризації. (Зображення: Compuscript) Метаповерхні Було продемонстровано, що досягається повний контроль властивостей світла, таких як фази, амплітуди та стани поляризації. Як двовимірні оптичні пристрої, що складаються з субхвильових наноструктур, метаповерхні підходять для розробки інтегрованих систем. Сьогодні метаповерхні використовуються в багатьох різних типах функціональних оптичних пристроїв, таких як оптичні дисплеї, пристрої орбітального кутового моменту, дільники променя, елементи метаголографії та зображення світлового поля. Для реалізації інтегрованих і компактних конструкцій метаповерхневі елементи були використані в поляризаційних і мультиспектральних оптичних системах. Проте все ще не вистачає пристроїв metalens, які могли б одночасно досягати функцій спектрального та поляризаційного дозволу, зберігаючи хороші характеристики зображення з великою числовою апертурою (NA). З технічної сторони, хоча для визначення стану поляризації потрібні принаймні три проекції, довгота сфери Пуанкаре (також виражена як еліптичність поляризації) також може відображати велику кількість інформації про сцену. Дослідницькі групи професора Wei Xiong, професора Jinsong Xia та професора Hui Gao з Huazhong University of Science and Technology запропонували методологію багатофокусних металів (SPMM) із розділенням спектрів та поляризаційної еліптичності для реалізації еліптичності спектрів та поляризації. чітке зображення без потреби будь-яких рухомих частин або громіздкої спектральної та поляризаційної оптики. Рис. 2. Мультиспектральне та поляризоване зображення за допомогою SPMM з лазерним джерелом. (Зображення: Compuscript) На відміну від раніше продемонстрованих звичайних мультиспектральних або поляризаційних систем візуалізації, SPMM може збирати потрібну оптичну інформацію лише одним пострілом завдяки своїм дванадцяти залежним від спектру та поляризації зображенням у різних місцях, що спрощує процес збору оптичного інформації. У цій конструкції SPMM положення та інтенсивність фокусів/зображень на фокальній площині/площині зображення можна змінювати шляхом налаштування еліптичності поляризації та/або спектрів падаючих світлових променів. Таким чином, розроблений пристрій SPMM має здатність як виявлення, так і реконструкції певної поляризаційної еліптичності та дискретних довжин хвиль (або спектральних смуг), зберігаючи при цьому нормальні функції металів, такі як фокусування та зображення. Крім того, SPMM має конструкцію спільної апертури, яка має чудову продуктивність зображення завдяки більшій NA, ніж у заявленій конструкції мікрометалевої матриці з тим самим розміром виготовлення та фокусною відстанню. Експериментальні демонстрації SPMM виконуються як з когерентним, так і з некогерентним світлом, щоб підтвердити його загальну застосовність. Світло від зображених об’єктів містить багату інформацію, пов’язану з декількома довжинами хвиль і еліптичністю поляризації, яка зазвичай втрачається або ігнорується в традиційних методах зображення на основі інтенсивності. Щоб вирішити цю проблему, SPMM генерує дванадцять фокусів або зображень у різних положеннях, які відповідають шести смугам спектру та двом ортогональним станам кругової поляризації. Крім того, спектри та поляризаційна еліптичність (лінійна, еліптична чи кругова), що стосуються конкретних областей об’єкта, можуть бути розпізнані та реконструйовані шляхом ідентифікації положень фокусування/зображення та відповідних відносних інтенсивностей. Рис. 3. Мультиспектральне та поляризоване зображення за допомогою SPMM зі звичайними пучками білого світла. (Зображення: Compuscript) Конструкція та фізичний механізм SPMM базуються на принципах геометричної фази та голографії. Щоб реалізувати поперечно дисперсійний метал, фазовий розподіл кількох лінз, які мають різні робочі довжини хвилі з відповідними фокусами в різних положеннях, можна закодувати в один метаповерхневий елемент за принципом голографії. Залежний від поляризації дизайн metalens може бути отриманий шляхом додавання цих двох результатів добутку Адамара разом. Фокусне положення цього металенсу можна перемикати, змінюючи поляризацію падаючого світлового променя. Таким чином, SPMM з дванадцятьма фокусами може бути отриманий випадковим об’єднанням двох поперечно дисперсійних металенз як одного метаповерхневого елемента, як показано на рис. 1. У порівнянні з існуючими спеціальними метаповерхневими спектро- або поляризаційними елементами детектування на основі масиву мікрометалінів, через демонстрацію зображення SPMM як зі звичайним когерентним (рис. 2), так і з некогерентним джерелом світла (рис. 3), ця робота продемонструвала свій практичний потенціал для побудови ультракомпактних мультиспектральних і поляризованих пристроїв для формування зображень без потреби в багатопрохідна конструкція з використанням складних спектральних фільтрів або механічно рухомих частин. Крім того, цю концепцію SPMM можна розширити до реконструкції довільних точок як з довготою, так і з широтою на сфері Пуанкаре та досягти набагато більш тонкого розподілу спектральних смуг за допомогою вдосконаленого дизайну metalens і методів нанофабрикації.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. Доступ тут.
• джерело: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62735.php