science >> Wetenschap >  >> Fysica

Enkel metasurface voor gelijktijdige detectie van SAM en OAM

een, Schema van een spin-ontkoppeld meta-oppervlak dat de geometrische fase en dynamische fase samenvoegt voor gelijktijdige SAM- en OAM-sortering via PMT's. Vortexbundels met verschillende spins worden omgezet in focusseringspatronen op twee gescheiden helften van het scherm op een transversaal brandvlak met topologische ladingsafhankelijke azimutale rotaties. B, SAM en OAM sorteren op een golflengte van 532 nm. Gemeten en gesimuleerde focuspatronen voor verschillende SAM's en OAM's waarbij de topologische lading verandert van -4 naar 5. c, Cilindrische vortexvectorbundelsortering bij een golflengte van 532 nm. Gemeten focuspatronen voor verschillende fase-singulariteiten die veranderen van 0 tot 5 en polarisatie-singulariteit m =1. Credit:Yinghui Guo, Shiong Zhang, Mingbo Pu, Qiong hij, Jinjin-jin, Mingfeng Xu, Yaxin Zhang, Ping Gao, Xigang Luo

Gelijktijdige SAM- en OAM-identificatie is een belangrijk maar uitdagend onderwerp. Chinese wetenschappers hebben aangetoond dat een enkele spin-ontkoppelde azimut-kwadratische fase meta-oppervlak fotonische impulstransformatie zou kunnen uitvoeren, waar verschillende spinwervels worden omgezet in focusseringspatronen met een duidelijk azimut op een transversaal vlak, zodat gelijktijdige identificatie van zowel SAM als OAM kan worden gedaan via een single-shot meting. Deze benadering kan de ontwikkeling van geïntegreerde optische systemen ondersteunen.

Met inherente orthogonaliteit, zowel SAM's als OAM's van licht zijn gebruikt om de dimensies van optische communicatie en signaalverwerking uit te breiden, waarbij eenduidige SAM- en OAM-identificatie een van de belangrijke onderwerpen is. Conventionele sorteerbenaderingen hebben te lijden van gecompliceerde optische opstellingen, meerdere omvangrijke apparaten, herhaalde projectiemetingen, en kunnen SAM en OAM niet tegelijkertijd onderscheiden.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Lichtwetenschap en toepassingen , een team van wetenschappers, onder leiding van professor Xiangang Luo van State Key Laboratory of Optical Technologies on Nano-Fabrication and Micro-Engineering, Instituut voor Optica en Elektronica Chinese Academie van Wetenschappen, en collega's hebben aangetoond dat een enkel spin-ontkoppeld meta-oppervlak dat de geometrische fase en dynamische fase samenvoegt, gelijktijdig SAM- en OAM-modusdiscriminatie kan uitvoeren via momentumtransformatie, waar vortexbundels van verschillende spins werden omgezet in focusseringspatronen op twee gescheiden helften van het scherm op een transversaal brandvlak met topologische ladingsafhankelijke azimutale rotaties.

Verder experimenteel onderzoek heeft aangetoond dat het enkele spin-ontkoppelde meta-oppervlak het vermogen bezit om cilindrische vortex-vectorbundels te detecteren met gelijktijdige fase- en polarisatie-singulariteiten. Spin-ontkoppelde PMT's werden experimenteel gedemonstreerd op verschillende golflengten in de zichtbare band. Eindelijk, ze toonden aan dat de voorgestelde aanpak kan worden uitgebreid tot het sorteren van over elkaar heen geplaatste OAM's met een juist modusinterval. Deze hier gerapporteerde resultaten kunnen veel belangrijke toepassingen hebben bij het meten van momentum van zowel het spin- als het impulsmoment en singulariteitsdetectie van zowel fase- als polarisatie-singulariteiten.