Metalens integrados de cristal líquido. Crédito:Zhixiong Shen et al., Universidade de Nanjing.
O desenvolvimento de metassuperfícies abriu um horizonte para o avanço da óptica plana. Entre os metadispositivos, o metalens tem atraído atenção generalizada para aplicações práticas em imagem e espectroscopia, uma vez que fornece manipulações multifuncionais de frente de onda para um foco aprimorado.
Como parte da tendência de miniaturização e integração de sistemas fotônicos, As metalenses estão substituindo as lentes refrativas tradicionais feitas de cristais polidos ou polímeros. Mas suas funções permanecem estáticas. A perspectiva de realizar metalenses ativos motivou a introdução de materiais com propriedades especiais, como bifocais comutáveis ou distâncias focais discretas. Até recentemente, manipulação dinâmica de metalenses, dispersão cromática especialmente sintonizável, permaneceu fora de alcance.
Focagem dinâmica com um único metalens
Metalenses são atormentados por não conseguirem focar todas as cores no mesmo ponto, que é conhecido como aberração cromática. Superar a aberração cromática é uma preocupação vital para uma resolução aprimorada em imagens coloridas e hiperespectrais. Pelo contrário, para análise espectrográfica e aplicações tomográficas, a dispersão cromática ajuda a separar pontos focais para frequências diferentes para evitar diafonia.
A capacidade de manipular a dispersão cromática dinamicamente com um único metalens promoveria a integração do sistema e versatilidade funcional.
Caracterizações estruturais e de campo distante THz dos metais integrados LC:(a) Micrografia SEM da metassuperfície dielétrica parcial. (b) Micrografia dos LCs foto-padronizados parciais sob polarizadores cruzados. Barras de escala em (a) e (b) indicam 100 e 500 μm, respectivamente. (c) Comprimentos focais simulados e medidos dos metalens de 0,9 a 1,4 THz com / sem polarização saturada (75 Vrms). (d) Imagem de uma máscara de "rosto sorridente" usando este metalens no estado de polarização OFF. A imagem é claramente revelada dentro da banda larga projetada devido ao foco acromático. (e) Imagem da mesma máscara com uma polarização saturada em LCs. A distorção em frequências mais baixas é devido ao desvio do comprimento focal do acromático. Crédito:Zhixiong Shen et al., Universidade de Nanjing.
Cristal líquido com padrão fotográfico
Uma equipe de pesquisa da Universidade de Nanjing demonstrou recentemente a manipulação ativa da dispersão cromática, alcançar o foco acromático dentro de uma banda larga designada. Conforme relatado na revisão por pares, jornal de acesso aberto Fotônica Avançada , a equipe integrou um cristal líquido com padrão fotográfico em uma metassuperfície dielétrica. Em seu design, a metassuperfície gera uma dispersão de fase ressonante linear, o que significa que a frente de fase da onda transmitida é atrasada linearmente pela metassuperfície dielétrica. O cristal líquido (LC) é responsável por gerar modulação de fase geométrica independente de frequência.
A equipe verificou o controle da aberração cromática das lentes combinadas e demonstrou um efeito significativo de contraste de imagem de banda larga dinâmica. O design pode ser estendido a outros metadispositivos ativos; como um exemplo, a equipe apresentou um defletor de feixe com dispersão controlável. "Combinar a flexibilidade dos metadispositivos com as características eletro-ópticas de banda larga dos cristais líquidos torna o design competente para o controle da frente de onda dos comprimentos de onda visíveis ao THz e microondas, "observou o autor sênior Prof. Yanqing Lu, da Faculdade de Engenharia e Ciências Aplicadas da Universidade de Nanjing.
Colega de Lu na Faculdade de Engenharia e Ciências Aplicadas, também autor sênior, Prof. Wei Hu, notas, "Prevemos que os metadispositivos integrados de cristal líquido darão origem a uma variedade de elementos fotônicos planares ativos para aumentar a flexibilidade funcional dos sistemas ópticos."
