準晶體超表面可同時投射全息圖像和光圖案

科學家們開發(fā)出一種新設計，可同時投射全息圖像并創(chuàng)建具有十倍旋轉(zhuǎn)對稱性的準晶體特殊衍射圖案，從而推動了超表面技術的發(fā)展。這種超薄材料將類晶體的獨特性能與光操縱技術融為一體。

超表面已因其能以不同尋常的方式彎曲光線而聞名，有望在全息顯示、光開關甚至高級安全功能等領域?qū)崿F(xiàn)新一代超薄設備。

傳統(tǒng)上，超表面依賴于以規(guī)則網(wǎng)格排列的稱為元原子的微小結(jié)構(gòu)。這種新設計打破了這一傳統(tǒng)，將這些元原子以更復雜的準晶體模式排列。準晶體雖然有序，但缺乏重復結(jié)構(gòu)。這種創(chuàng)新的排列方式讓超表面同時實現(xiàn)了兩種功能。

圖片:scientists-find-quasic.jpg

準晶體超表面全息示意圖

通過操縱光的相位，超表面可以通過編程在特定距離上重建圖像，從而產(chǎn)生全息顯示。此外，元原子以準晶體模式排列，可產(chǎn)生遠場可見的獨特光衍射圖樣。

與傳統(tǒng)超表面相比，這種新設計具有顯著優(yōu)勢。首先，它的多功能性使一個超表面可以同時完成兩項任務，簡化了器件設計。其次，準晶體排列可實現(xiàn)對光操縱的更精確控制。

與周期性排列相比，準晶體超表面具有獨特的優(yōu)勢。它可以通過將超表面的全局對稱性與元原子的局部響應相結(jié)合來進行設計。因此，可以實現(xiàn)更多功能。

這些進步為新一代超薄設備的誕生鋪平了道路，帶來了令人興奮的可能性。高分辨率的超薄全息顯示屏可用于各種應用。超快、高效的光開關設備也指日可待。

經(jīng)過精心設計的具有高分辨率全息圖像的衍射圖案可用于三維成像和光學安全。例如，這項技術可以提供先進的安全功能，如用于防偽和安全通信的衍射元件。

此外，通過同時檢測波陣面和衍射圖樣，這種現(xiàn)象可能為揭示具有特殊排列和局部光學響應超過振幅的多物質(zhì)準晶體提供一個新的視角。

該研究成果發(fā)表在《eLight》雜志上。

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論文鏈接：https://dx.doi.org/10.1186/s43593-024-00065-7