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基于介质超颖表面的实空间与K空间偏振编码全息

发布日期:2021-04-27

  近日,光电学院王涌天教授团队的黄玲玲教授等人,提出了一种基于介质超颖表面,通过对出射光束相位和偏振态的同时调控,实现在时空间和动量空间存储不同图像的功能。该项研究成果发表在国际著名期刊Advanced Functional Materials上,题目为Polarization and Holography Recording in Real and k-Space Based on Dielectric Metasurface。 

  由于超颖表面具有在极短距离内,以亚波长分辨率对出射光的波前进行任意调控的能力,使得它有望成为传统光学元件的替代品。不同种类超颖原子所提供的丰富设计自由度以及多种波前调控工作机理,为超颖表面对出射光的振幅、相位、偏振、频率以及多物理量的灵活调控提供了保障。因此,近些年来研究人员将超颖表面应用于超透镜、非线性光学、全息成像、结构色以及光学防伪与加密等应用场合之中。超颖表面由于具有亚波长分辨率的特点,使得基于超颖表面的全息方法与传统全息方法相比具有再现像分辨率高、视场角大以及不存在多级衍射级次干扰等优点。同时,基于超颖表面的全息方法也被应用于实现在特定距离存储不同预设图像的功能。

  随着超颖表面全息技术的不断发展,研究人员希望利用同一个超颖表面尽可能多的再现出不同的预设独立图像。通过提高全息图的信息容量,促进超颖表面在光学防伪与加密、信息存储等领域得到更广泛的应用。针对这一问题,黄玲玲教授团队通过对超颖表面每个单元所对应琼斯矩阵的本征值和本征矢量进行分析,定制每个像素的琼斯矩阵,实现对出射光偏振和相位的同时调控。在特定偏振态的入射光照射下,利用出射光束不均匀的偏振态分布基于马吕斯定律能够在时空间实现灰度图像的存储。并且,清晰的灰度图像只有通过检偏器才能够观察到。同时,出射光束不同偏振分量所携带的相位信息,在动量空间能够实现矢量全息图像的再现,其偏振特征也需利用检偏器才能够提取出来。该本方法有助于提高全息图的信息容量,可应用于矢量全息、动态全息显示、信息存储以及光学防伪和光学加密等应用场合。 

  文章链接:Polarization and Holography Recording in Real and k-Space Based on Dielectric Metasurface, Advanced Functional Materials (2021). DOI:10.1002/adfm.202100406.

(审核:董立泉)