Home Наука и техника Ультратонкие оптические элементы непосредственно измеряют поляризацию

Ультратонкие оптические элементы непосредственно измеряют поляризацию

Голограммы, сделанные с метасоверхностями, могут обеспечить быстрые и компактные измерения поляризации для спектроскопии, зондирования и связи.

ВАШИНГТОН. Впервые исследователи использовали ультратонкие слои двумерных структур, известных как мета-поверхности, для создания голограмм, которые могут измерять поляризацию света. Новые голограммы с метасоверхностью могут быть использованы для создания очень быстрых и компактных устройств для измерения поляризации, которые используются в спектроскопии, зондировании и связи.

Metasurfaces – это оптические элементы с наноразмерными элементами и общей толщиной менее 1/50го это человеческих волос. Они могут быть изготовлены с использованием стандартных методов изготовления микроэлектроники, позволяющих массовое производство, и могут быть легко интегрированы в оптические системы в масштабе пластин. Несмотря на эти многообещающие функции, они еще не используются во многих практических приложениях.

Надпись: Исследователи использовали метаповерхность для создания двух перекрывающихся голографических изображений: левостороннее с круговой поляризацией (LCP) и правостороннее с круговой поляризацией (RCP). Анализируя интерференцию двух изображений (крайний справа), они получили контраст по амплитуде и разность фаз между компонентами LCP и RCL падающего луча, которые могут непосредственно идентифицировать состояние поляризации света.

Предоставлено: Сюэцзян Чжан и Цзягуан Хан, Университет Тяньцзиня, и Вейли Чжан, Университет штата Оклахома.

В OpticaЖурнал «Оптическое общество», посвященный исследованиям с высокой степенью воздействия, представляет собой многоучрежденческую группу исследователей, которые сообщают об использовании голограмм с метаслойной поверхностью для эффективного и быстрого определения поляризации на длинах волн, близких к инфракрасному и видимому. Новая работа представляет собой шаг к функциональным устройствам на основе метазерриториальных поверхностей для поддержки широкого спектра приложений от телекоммуникаций до химического анализа.

«Голограммы, сделанные из метасоверхностей, являются эффективным и действенным способом создания высококачественных изображений с субволновым разрешением», – сказал руководитель исследовательской группы Сюэцянь Чжан из Университет Тяньцзиня, Китай. «В нашей работе уникально применяются голограммы с метаповерхностью для измерения поляризации, что позволяет использовать устройства размером с камеру, которые измеряют поляризацию за один шаг без движущихся частей».

Измерение поляризации напрямую

Хотя солнечный свет и большинство бытовых источников света излучают неполяризованный свет, который колеблется во всех направлениях, оптические компоненты, такие как фильтры, могут использоваться для получения поляризованного света, который распространяется только в одной плоскости – обычно вертикальной или горизонтальной. Аналитические приборы, такие как спектрометры, могут измерять изменение поляризации света после взаимодействия с материалом для определения его физических свойств. Различные поляризации света также могут быть использованы для отправки нескольких сигналов через оптические волокна для телекоммуникационных приложений.

Обычные методы определения поляризации часто требуют нескольких измерений, громоздких оптических настроек или точной настройки высококачественных оптических компонентов для косвенного определения состояния поляризации. В новой работе исследователи вместо этого использовали метаповерхность для непосредственного определения поляризации, сравнивая амплитуду и фазу световых волн, которые поляризованы под прямым углом к ​​самим себе.

Метасоверхность генерирует два перекрывающихся голографических изображения: одно с левой круговой поляризацией (LCP), а другое с правой круговой поляризацией (RCP). Круговой поляризованный свет имеет плоскость колебаний электрического поля, которая вращается влево или вправо в плоскости, перпендикулярной направлению волны.

«Перекрывающиеся изображения могут быть просто и быстро сняты с помощью ПЗС-камеры», – сказал Чжан.

«Анализируя интерференцию двух голографических изображений, мы можем получить амплитудный контраст и разность фаз между компонентами LCP и RCP падающего луча, таким образом идентифицируя состояние поляризации».

Ключом к новой технике был алгоритм под названием Gerchberg-Saxton, который широко используется в голографических исследованиях. Исследователи выяснили, как изменить этот алгоритм, чтобы его можно было использовать для определения разности фаз между компонентами LCP и RCP падающего света на голографических изображениях с перекрытием.

Эффективные измерения поляризации

Исследователи продемонстрировали свой новый голографический метасоверхностный подход, используя его для измерения состояний поляризации световых пучков с известной поляризацией. Измеренные состояния поляризации хорошо совпадают с известными, подтверждая эффективность подхода. В будущем метасовместимость может быть встроена в светочувствительную область камеры, чтобы сделать компактное устройство для измерения поляризации.

Метасоверхность, использованная исследователями, основана на методе фазы Панчаратнама-Берри (также известной как геометрическая фаза), которая характеризуется относительными фазовыми характеристиками, которые не проявляют никакой дисперсии. Это позволяет голограммам с метасоверхностью работать в широком диапазоне длин волн.

«Наш метод может быть распространен на многие потенциальные приложения, требующие измерения поляризации, такие как поляризационная спектроскопия, зондирование и связь», – сказал Чжан. «Поляризационно-кодированная голография также может быть использована для передачи информации о безопасности, потому что только приемник, который знает требуемые состояния поляризации, может декодировать информацию из конечных голографических изображений».

Теперь, когда они доказали концепцию, исследователи планируют повысить эффективность метода и сравнят его характеристики с обычными коммерческими приборами, используемыми для измерения поляризации.

Статья: X. Чжан, С. Ян, В. Юэ, Q. Сюй, С. Тянь, X. Чжан, Э. Плам, С. Чжан, Дж. Хан, В. Чжан, «Измерение прямой поляризации с использованием мультиплексированного Панчаратнама» -Берри метахолограмма, ”Оптика, 6, 9, 1190-1198 (2019).

DOI: https://doi.org/10.1364/OPTICA.6.001190

Публичный релиз. Посмотреть полностью Вот,

. (tagsToTranslate) Оптическое общество (t) Китай (t) Университет Оклахомы (t) университет (t) исследования человека (t) дом (t) воздействие (t) химическое (t) разрешение (t) охранная (t) камера) (т), падающий (т) метод (т) производство

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Must Read

фирма заранее раскрывает дизайн своего следующего смартфона высокого класса, объясняя свой выбор

Немного раньше, OnePlus раскрывает дизайн своего следующего смартфона высокого класса. Мы знаем, что OnePlus запланировал две встречи со своим следующим семейством смартфонов OnePlus 7T -...

За 9 дней он перешел от здоровья к смерти мозга от комариных вирусов

$ post_id)); ? -> (CNN) - По словам его брата, человек из Мичигана превратился из здорового...

Онемение лекарства сделало кровь женщины синей

Она синеет. Буквально.Врачи Отис Уоррен и Бенджамин Блэквуд написали об этом случае в исследование опубликовано в Медицинском журнале Новой Англии в четверг.Они приписали ее...