準(zhǔn)晶體超表面可同時(shí)投射全息圖像和光圖案

科學(xué)家們開(kāi)發(fā)出一種新設(shè)計(jì)，可同時(shí)投射全息圖像并創(chuàng)建具有十倍旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性的準(zhǔn)晶體特殊衍射圖案，從而推動(dòng)了超表面技術(shù)的發(fā)展。這種超薄材料將類(lèi)晶體的獨(dú)特性能與光操縱技術(shù)融為一體。

超表面已因其能以不同尋常的方式彎曲光線(xiàn)而聞名，有望在全息顯示、光開(kāi)關(guān)甚至高級(jí)安全功能等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新一代超薄設(shè)備。

傳統(tǒng)上，超表面依賴(lài)于以規(guī)則網(wǎng)格排列的稱(chēng)為元原子的微小結(jié)構(gòu)。這種新設(shè)計(jì)打破了這一傳統(tǒng)，將這些元原子以更復(fù)雜的準(zhǔn)晶體模式排列。準(zhǔn)晶體雖然有序，但缺乏重復(fù)結(jié)構(gòu)。這種創(chuàng)新的排列方式讓超表面同時(shí)實(shí)現(xiàn)了兩種功能。

圖片:scientists-find-quasic.jpg

準(zhǔn)晶體超表面全息示意圖

通過(guò)操縱光的相位，超表面可以通過(guò)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(zhǔn)晶體模式排列，可產(chǎn)生遠(yuǎn)場(chǎng)可見(jiàn)的獨(dú)特光衍射圖樣。

與傳統(tǒng)超表面相比，這種新設(shè)計(jì)具有顯著優(yōu)勢(shì)。首先，它的多功能性使一個(gè)超表面可以同時(shí)完成兩項(xiàng)任務(wù)，簡(jiǎn)化了器件設(shè)計(jì)。其次，準(zhǔn)晶體排列可實(shí)現(xiàn)對(duì)光操縱的更精確控制。

與周期性排列相比，準(zhǔn)晶體超表面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。它可以通過(guò)將超表面的全局對(duì)稱(chēng)性與元原子的局部響應(yīng)相結(jié)合來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此，可以實(shí)現(xiàn)更多功能。

這些進(jìn)步為新一代超薄設(shè)備的誕生鋪平了道路，帶來(lái)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(yīng)用。超快、高效的光開(kāi)關(guān)設(shè)備也指日可待。

經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)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(xué)安全。例如，這項(xiàng)技術(shù)可以提供先進(jìn)的安全功能，如用于防偽和安全通信的衍射元件。

此外，通過(guò)同時(shí)檢測(cè)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(xué)響應(yīng)超過(guò)振幅的多物質(zhì)準(zhǔn)晶體提供一個(gè)新的視角。

該研究成果發(fā)表在《eLight》雜志上。

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