uma, Esquema do polarizador all-in-one proposto que pode funcionar em uma posição arbitrária na esfera de Poincaré por projeto com base em uma metassuperfície dielétrica composta de nanopilares dimerizados, que pode operar diretamente com luz incidente não polarizada e gerar estados de polarização arbitrários, incluindo linear, polarizações elípticas e circulares, independentemente do estado de polarização do incidente. b, Representação da esfera de Poincaré de um par de polarização ortogonal arbitrário (α, β) (elipses vermelhas e azuis sólidas) e seu par invertido com a mão (α *, β *) (elipses tracejadas em vermelho e azul). c, Coeficientes de conversão de polarização e espectro de PD calculados com os parâmetros otimizados (l1 =130 nm, w1 =70 nm; l2 =150 nm, w2 =85 nm) em um comprimento de onda de 633 nm, que produz tα * α =0,93 e tβ * α =tα * β =tβ * β? 0. d, Estados de polarização transmitidos (elipses azuis) quando a metassuperfície foi iluminada por uma variedade de diferentes estados de polarização incidente (curvas vermelhas). O histograma indica a transmitância, que variou com a polarização do incidente, enquanto a forma da elipse azul era a mesma do estado de polarização projetado α * Crédito:Shuai Wang, Zi-Lan Deng, Yujie Wang, Qingbin Zhou, Xiaolei Wang, Yaoyu Cao, Bai-Ou Guan, Shumin Xiao, Xiangping Li
O controle de polarização é essencial para adaptar as interações luz-matéria e é a base para muitas aplicações, como imagens de polarização, óptica não linear, armazenamento de dados, e multiplexação de informações. Um polarizador linear, que é um elemento óptico de polarização que filtra uma polarização linear específica de luz não polarizada, desempenha um papel importante na geração e manipulação de polarização. Contudo, a geração de estados de polarização arbitrários diferentes da polarização linear geralmente requer a cascata de vários elementos de polarização óptica, incluindo polarizadores lineares e placas de onda com base em materiais anisotrópicos ou nanoestruturas, levando a sistemas óticos volumosos que estão longe da tão desejada miniaturização e integração.
Em um novo jornal em Ciência leve e aplicações , uma equipe de cientistas, supervisionado pelo Prof. Xiangping Li e Zi-Lan Deng do Laboratório Chave Provincial de Guangdong de Sensoriamento de Fibra Ótica e Comunicações, Instituto de Tecnologia Fotônica, Jinan University, China e colegas de trabalho propuseram uma abordagem eficaz para alcançar polarizadores de esfera de Poincaré completos em uma etapa, estendendo o dicroísmo de conversão circular (CCD) para o dicroísmo de conversão de polarização arbitrária (APCD) por meio de uma metassuperfície de monocamada.
Ao usar metamoléculas dimerizadas compostas por um par de metaátomos birrefringentes com respostas de fase anisotrópica devidamente adaptadas e ângulos de orientação relativos, a interferência coletiva da radiação de campo distante desses metaátomos pode ser controlada para gerar APCD. Este sistema é capaz de transmitir preferencialmente um estado de polarização que pode ser localizado em uma posição arbitrária em uma esfera de Poincaré e convertê-lo em luz transmitida com a mão invertida enquanto bloqueia completamente o estado de polarização ortogonal. Esta metassuperfície APCD é capaz de gerar um feixe arbitrariamente polarizado localizado em uma posição arbitrária na esfera de Poincaré, independentemente da polarização de entrada, e, portanto, atua como um polarizador que pode cobrir toda a esfera de Poincaré por design.
Na prática, percebemos tal APCD em uma plataforma metassuperficial totalmente dielétrica na faixa de frequência visível, manifestando dicroísmo de polarização transmissiva (PD) de quase 100% em teoria e superior a 90% experimentalmente. Exploramos o recurso PD perfeito deste sistema para demonstrar polarização arbitrária, incluindo linear, polarização circular e elíptica, diretamente da luz não polarizada. Este polarizador metassuperficial tudo-em-um serve como um gerador de polarização arbitrária monolítico, em última análise, dispositivos ópticos miniaturizados promissores para sistemas nanofotônicos integrados com complexidade substancialmente reduzida. Esses cientistas resumem o princípio operacional de seu polarizador de esfera de Poincaré:
uma, Configuração experimental para a medição do grau de polarização (DoP) da luz transmitida de metassuperfícies APCD iluminadas por uma fonte de LED não polarizada. b-d, Ângulo do eixo principal medido ψ, ângulo de elipticidade χ e DoPs dos feixes transmitidos através do elíptico (b) projetado, (c) metassuperfícies de dicroísmo linear e (d) circular. As elipses de polarização verdes representam estados de polarização derivados de parâmetros de Stokes medidos em 633 nm, que são consistentes com os estados simulados (setas vermelhas). Crédito:Shuai Wang, Zi-Lan Deng, Yujie Wang, Qingbin Zhou, Xiaolei Wang, Yaoyu Cao, Bai-Ou Guan, Shumin Xiao, Xiangping Li
"Nós projetamos polarizadores de estado arbitrários com base no dicroísmo de conversão de polarização arbitrária sem consideração de polarizações incidentes:(1) Analisando a matriz de Jones da metassuperfície planar realizando o dicroísmo de conversão de polarização arbitrária; (2) Aplicando a matriz de Jones em metassuperfície dielétrica diatômica com metassuperfície cuidadosamente adaptada parâmetros geométricos; (3) Demonstrar a polarização gerada sem influências dos feixes de entrada. "
"O parâmetro de dicroísmo está próximo de 100% na simulação e superior a 90% experimentalmente, este desempenho perfeito faz com que a metassuperfície projetada funcione como polarizador para polarização arbitrária, mesmo em um feixe não polarizado, "acrescentaram.
