Многофокусная металинза для детектирования различных топологических зарядов при разных длинах волн
Автор: Налимов Антон Геннадьевич, Котляр Виктор Викторович
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 2 т.47, 2023 года.
Бесплатный доступ
Рассмотрена комбинированная высокоапертурная металинза в тонкой пленке нитрида кремния диаметром 14 мкм, состоящая из двух наклонных секторных металинз, каждая из которых состоит из набора бинарных субволновых решеток. Моделирование методом конечных разностей во временной области показало, что металинза может одновременно детектировать оптические вихри с двумя топологическими зарядами -1 и -2 почти во всем видимом диапазоне длин волн. Металинза может селектировать несколько длин волн, которые фокусируются в разных точках фокальной плоскости: изменение длины волны на 1нм приводит к смещению фокусного пятна примерно на 4 нм. При освещении металинзы гауссовым пучком с левой круговой поляризацией одновременно формируются два оптических вихря с топологическими зарядами 1 и 2 на расстоянии 6 мкм между собой при фокусном расстоянии линзы 6 мкм. Данную металинзу можно использовать для уплотнения канала передачи информации в беспроводных телекоммуникационных системах с помощью селекции пространственно-временных мод лазерного излучения с разными топологическими зарядами и разными длинами волн. Такая микролинза является примером компактного демультиплексора.
Топологический заряд, оптический вихрь, многофокусная металинза
Короткий адрес: https://sciup.org/140297684
IDR: 140297684 | DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1170
Список литературы Многофокусная металинза для детектирования различных топологических зарядов при разных длинах волн
- Wang W, Guo Z, Zhou K, Sun Y, Shen F, Li Y, Qu S, Liu S. Polarization-independent longitudinal multi-focusing metalens. Opt Express 2015; 23: 29855-29866. DOI: 10.1364/0E.23.029855.
- Tian S, Guo H, Hu J, Zhuang S. Dielectric longitudinal bifocal metalens with adjustable intensity and high focusing efficiency. Opt Express 2019; 27: 680-688. DOI: 10.1364/0E.27.000680.
- Kim C, Kim S, Lee B. Doublet metalens design for high numerical aperture and simultaneous correction of chromatic and monochromatic aberrations. Opt Express 2020; 28: 18059-18076. DOI: 10.1364/OE.387794.
- Li M, Li S, Chin L, Yu Y, Tsai D, Chen R. Dual-layer achromatic metalens design with an effective Abbe number. Opt Express 2020; 28: 26041-26055. DOI: 10.1364/OE.402478.
- Shan D, Xu N, Gao J, Song N, Liu H, Tang Y, Feng X, Wang Y, Zhao Y, Chen X, Sun Q. Design of the all-silicon long-wavelength infrared achromatic metalens based on deep silicon etching. Opt Express 2022; 30: 13616-13629. DOI: 10.1364/OE.449870.
- Chantakit T, Schlickriede C, Sain B, Meyer F, Weiss T, Chat-tham N, Zentgraf T. All-dielectric silicon metalens for two-dimensional particle manipulation in optical tweezers. Photonics Res 2020; 8: 1435-1440. DOI: 10.1364/PRJ.389200.
- Fan C, Chuang T, Wu K, Su G. Electrically modulated var-ifocalmetalens combined with twisted nematic liquid crystals. Opt Express 2020; 28: 10609-10617. DOI: 10.1364/OE.386563.
- Ma X, He W, Xin L, Yang Z, Liu Z. Imaging performance of a mid-infrared metalens with a machining error. Appl Opt 2022; 61: 60-68. DOI: 10.1364/AO.438728.
- Qian Z, Tian S, Zhou W, Wang J, Guo H. Broadband achromatic longitudinal bifocal metalens in the visible range based on a single nanofin unit cell. Opt Express 2022; 30: 11203-11216. DOI: 10.1364/OE.450601.
- Xie Y, Zhang J, Wang S, Liu D, Wu X. Broadband polarization-insensitive metalens integrated with a charge-coupled device in the short-wave near-infrared range. Opt Express 2022; 30: 11372-11383. DOI: 10.1364/OE.454878.
- Liu M, Cao J, Xu N, Wang B. Broadband achromatic metalens for linearly polarized light from 450 to 800 nm. Appl Opt 2021; 60: 9525-9529.
- Wang W, Guo Z, Li R, Zhang J, Liu Y, Wang X, Qu S. Ultra-thin, planar, broadband, dual-polarity plasmonic metalens. Photonics Res 2015; 3: 68-71.
- Ye H, Sun Q, Guo Z, Hou Y, Wen F, Yuan D, Qin F, Zhou G. Theoretical realization of single-mode fiber integrated metalens for beam collimating. Opt Express 2021; 29: 27521-27529.
- Wang G, Habib U, Yan Z, Gomes N, Sui Q, Wang J, Zhang L, Wang C. Highly efficient optical beam steering using an in-fiber diffraction grating for full duplex indoor optical wireless communication. J Lightw Technol 2018; 36: 4618-4625.
- Shen Z, Xiang Z, Wang Z, Shen Y, Zhang B. Optical spanner for nanoparticle rotation with focused optical vortex generated through a Pancharatnam-Berry phase metalens. Appl Opt 2021; 60: 4820-4826.
- Guo Y, Zhang S, Luo X. Spin-decoupled metasurface for simultaneous detection of spin and orbital angular momenta via momentum transformation. Light Sci Appl 2021; 10: 63.
- Jin Z, Janoschka D, Deng J, Ge L, Dreher P, Frank B, Hu G, Ni J, Yang Y, Li J, Yu G et al. Phyllotaxis-inspired nanosieves with multiplexed orbital angular momentum. eLight 2021; 1: 1.
- Kotlyar VV, Stafeev SS, Nalimov AG, O'Faolain L, Ko-tlyar MV. A dual-functionality metalens to shape a circularly polarized optical vortex or a second-order cylindrical vector beam. Photonics Nanostruct 2021; 43: 100898. DOI: 10.1016/j.photonics.2021.100898.
- Kotlyar VV, Nalimov AG, Stafeev SS, Hu C, O'Faolain L, Kotlyar MV, Gibson D, Song S. Thin high numerical aperture metalens. Opt Express 2017; 25(7): 8158-8167. DOI: 10.1364/OE.25.008158.
- Heckenberg NR, McDuff R, Smith CP, White AG. Generation of optical singularities by computer-generated holograms. Opt Lett 1992; 17(3): 221-223.
- Lalanne P, Lemercier-Lalanne D. On the effective medium [22] Kotlyar VV, Nalimov AG. A vector optical vortex generated theory of subwavelength periodic structures. J Mod Opt and focused using a metalens. Computer Optics 2017; 41(5): 1996; 43: 2063-2085. 645-654. DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-5-645-654.
