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ARMS 在超表面及納米天線研究中的應用

對基于納米天線的異常反射超表面進行寬譜段微區(qū)角分辨光譜表征

   超表面          超構(gòu)材料          納米天線          異常反射         角分辨光譜     

【概述】相比于傳統(tǒng)的光學元件，超表面能夠在亞波長尺度的表面創(chuàng)建相位面。通過超表面的設計，可以實現(xiàn)偏振轉(zhuǎn)換、異常反射以及完美吸收等諸多功能，為超薄納米光致偏振元件的發(fā)展鋪平了道路，如異常光偏轉(zhuǎn)器、透鏡、波片、全息圖、渦旋光束發(fā)生器、光波導器件等。

為了實驗驗證上述超表面結(jié)構(gòu)的性能，作者采用 傅里葉變換角分辨光譜法（FT-ARS）進行了小衍射角的表征，獲取了±60°，400~1450nm 的衍射光譜，實現(xiàn)了波長及角度相關的遠場強度分布表征（圖3）。圖3b 模擬結(jié)果與 圖3a 測量結(jié)果數(shù)據(jù)吻合，證實了所設計的超表面能夠獲得可見到近紅外的超寬帶高角度衍射特性。在 440~780nm 可見波段和 964~1300nm 近紅外波段，其異常反射效率均超過 50%，其反射效率峰值分別為 72%@550nm 和 72%@1150nm。
      
      【總結(jié)】綜上所述，作者利用一對相互關聯(lián)的可見和近紅外納米天線進行垂直整合，獲取可實現(xiàn)超寬帶高角度異常反射的超表面結(jié)構(gòu)，并對其進行了表征。本文所設計的超表面的工作帶寬幾乎是傳統(tǒng)使用單一天線的兩倍，其反射光以單衍射級進行高角分辨、超過 1000nm 的超寬光譜帶寬范圍的異常反射。基于其超寬帶寬的顯著特性，預計在-70° 的大反射角下，異常反射的效率仍保持 65% 以上。

      【參考文獻】
      ? Gao, Song, et al. "Vertically Integrated Visible and Near-Infrared Metasurfaces Enabling an Ultra-Broadband and Highly Angle-Resolved Anomalous Reflection." Nanoscale (2018).

• ARM角分辨光譜儀

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