Tunable Goos-Hänchen shift and polarization beam splitter in electro-optic crystals
基于普克尔斯效应，我们研究了透射光通过电光晶体的可调谐横向位移和偏振分束。通过调节介电常数张量，可以很容易地控制正和负的横向位移，介电常数张量由外部施加的电场调制。提出了一种利用偏振相关横向位移实现偏振分束器的方法。对高斯型入射光束的数值模拟验证了稳相法的理论结果。所有这些现象在光学器件中具有潜在的应用。
2009-03-30 physics.optics
Influence of Reciprocity, Symmetry and Normal Polarizations on the Angular Scattering Properties of Bianisotropic Metasurfaces
本文旨在研究双各向异性超颖表面的角散射特性，并阐明切向和法向极化密度所起的不同作用。不同类型的超颖表面被认为是这项研究，并根据它们的对称/不对称和互易/非互易角散射行为进行分类。最后，本文给出了倒易元表面的对称角散射特性与其散射粒子结构对称性之间的关系。这可能被证明是实际上有用的实现与复杂的角散射特性的超表面。
2018-08-24 physics.optics
Control of light polarization by voltage tunable excitonic metasurfaces
我们提出了一种具有电压控制的发射线偏振度的发光器件。该器件结合了超颖表面控制光的能力和基于耦合量子阱异质结构中的间接激子的能量可调光源。
2017-09-06 physics.optics
Nanoscale polarization manipulation and encryption based on dielectric metasurfaces
操纵光的偏振对于从超分辨率、光学捕获到粒子加速的各种应用都是非常需要的。超颖表面设计中的巨大自由度激发了在可重构和紧凑的光学系统中实现偏振控制。然而，大多数基于超颖表面提出的策略已经被证明只有一个空间均匀的偏振产生，而较少的注意力被投入到空间变化的非均匀矢量光束。在这里，我们展示了一种新的方法，用于产生任意的径向和方位角的偏振光束的高效率高达80%，通过利用透射型介电超颖表面。偏振转换元表面是实现偏振加密的合适候选者，我们通过将隐藏图像编码到空间偏振分布中来证明这一点。此外，我们表明，图像模式可以通过适当的偏振选择的透射光进行修改。这种方法可以为诸如成像、加密和防伪的各种应用提供实用技术。
2019-03-25 physics.optics
General lossless polarization and phase transformation using bilayer metasurfaces
元表面光学元件能够以亚波长分辨率进行波前控制和偏振操纵。由诸如矩形纳米柱的线性双折射超原子制成的超表面通常用于控制相位和偏振，但是这些超原子的单层不能实现具有椭圆偏振或圆偏振本征态的变换（即，手性转化）。这里，示出了包括线性双折射超原子的两个级联超表面层提供了足够多的自由度来实现任意单一相位和偏振变换。描述了一种用于这种超结构的系统设计方法，并用于设计不能由单层双折射超原子实现的双焦点超透镜。所提出的设计和实现技术介绍了一种系统的方法，实现最一般形式的无损偏振和相位转换，使用超颖表面，具有高效率。
2022-03-31 physics.optics
Four-terminal perovskite/silicon tandem solar cell with integrated Mie-resonant spectral splitter metagrating
设计、制造光谱分裂、光捕获电介质超颖表面并将其集成到四端子钙钛矿/硅混合串联太阳能电池中，以增加接近钙钛矿顶部电池的带隙的光的吸收，并增强近红外光谱带朝向底部电池的透射。的metagrating是由一个六角形阵列的单位细胞的150纳米高的氢化非晶硅三聚体纳米结构与介电米氏共振在600-800纳米钙钛矿近间隙区域，使用基板共形压印光刻。通过调整超颖表面共振散射模式及其与直接反射路径的干涉，我们使镜面反射最小化并获得高衍射效率，这导致钙钛矿顶部电池中的光捕获改善。钙钛矿顶部电池中测得的短路电流增加为0.5mA/cm 2，对应于超表面集成的4 T钙钛矿/硅串联电池的估计效率增益为0.26%（绝对值）。对进一步优化的超颖表面光谱分离器几何形状的模拟预测钙钛矿顶部电池中的短路电流增益为1.4mA/cm 2，并且4 T串联电池的效率增益为0.4%（绝对值）。用于同时进行光谱分裂、光捕获和反射率降低的变换分级方法提供了可应用于许多串联电池几何形状的灵活平台。
2020-12-23 physics.app-ph physics.optics
Third-harmonic light polarization control in magnetically-resonant silicon metasurfaces
非线性超颖表面已经成为在纳米尺度上控制和工程化光的重要工具。通常，研究的是总产生的三次谐波的偏振。然而，衍射级可以呈现不同的偏振。在这里，我们设计了一个高品质因数的硅超颖表面的三次谐波产生和执行后焦平面成像的衍射级，它提出了丰富多样的偏振态。我们的研究结果表明，定制所产生的非线性衍射阶的偏振铺平了道路，以更高程度的波前控制的可能性。
2021-01-22 physics.optics
Designing a broadband and linear polarization metasurface carpet cloak in the visible
在过去的几年里，地毯隐身由于其在光频上的可行性和在隐身技术上的潜力而引起了人们的兴趣。由于超表面能够在亚波长尺度上操纵波阵面、偏振和相位，因此已被提议作为一种设计超薄地毯遮盖表面的方法。然而，实现具有显著带宽的宽带地毯隐身是超表面设计的关键挑战之一。迄今为止，基于超表面的宽带地毯式隐身尚未实现，并且隐身仅限于离散波长。在这里，我们提出并数值演示了一种新的超颖表面设计的宽带地毯隐身与线偏振在可见光波长从650 nm到800 nm。我们提出的方法是一个很有前途的宽带结构化接口的方法。
2019-04-11 physics.optics
Extending the Brewster Effect to Arbitrary Angle and Polarization using Bianisotropic Metasurfaces
提出了一种将布儒斯特效应扩展到任意角度和偏振的双各向异性超颖表面设计。利用表面磁化率张量和广义片层转换条件（GSTCs）合成方法合成了超颖表面，并通过GSTC-FDFD模拟进行了验证。结果发现，一个非常广泛的角度范围（0-30）与近零反射可以获得附近的法线角，这是最重要的兴趣在近轴光学，而更窄的角度范围在更倾斜的角度可能会发现在空间滤波的应用。
2018-01-25 physics.optics
Realization of polarization evolution on higher-order Poincare sphere with metasurface
提出了一种在基于非均匀双折射超颖表面的高阶庞加莱球上产生柱面矢量光束并实现其偏振演化的简便方法。通过超颖表面的局部偏振变换，可以将具有均匀椭圆偏振的光束转换成具有任何期望偏振分布的矢量光束。测量了输出光的Stokes参量，结果与理论预测吻合较好。我们的方法可以提供一个方便的方法来产生CV光束，这有望在信息编码和量子计算中有潜在的应用。
2014-07-08 physics.optics
Dielectric Metasurfaces for Complete Control of Phase and Polarization with Subwavelength Spatial Resolution and High Transmission
超表面是平面结构，其局部地修改反射或透射中的光的偏振、相位和振幅，从而使得能够实现具有由设计控制的功能的光刻图案化的平坦光学部件。透射超颖表面特别重要，因为实际上使用的大多数光学系统都是在透射中操作的。已经实现了几种类型的透射超颖表面，但是透射效率低或者对偏振和相位的控制有限。在这里，我们展示了一个基于高对比度介电椭圆纳米柱的超颖表面平台，该平台提供了对偏振和相位的完全控制，具有亚波长空间分辨率和实验测量的效率范围从72%到97%，具体取决于确切的设计。这样的完全控制使得能够使用相同的超材料平台实现大多数自由空间透射光学元件，诸如透镜、相位板、波片、偏振器、分束器以及偏振可切换相位全息图和任意矢量光束发生器。
2015-09-04 physics.optics
Tunable Polarization-Induced Fano Resonances in Stacked Wire-Grid Metasurfaces
堆叠超颖表面正在研究探索奇异的光学效果，不能实现与单层超颖表面。在这封信中，我们从理论上证明，堆叠的金属线栅超颖表面具有特定的偏振特性，有能力诱导可调法诺共振。开发的原始模型-结合循环场的方法与扩展的琼斯形式主义-揭示了引起极化引起的Fano共振的基本原理。理论框架的实验验证的概念，使用市售的线栅和太赫兹时域光谱仪。这种未探索的可能性开辟了一条通过使用堆叠的金属超颖表面来实现和控制法诺共振的替代路径。此外，这些研究结果表明，偏振可以作为一个额外的自由度的光学谐振腔的设计与增强和可调谐的性能。
2020-04-21 physics.optics
Monoclinic nonlinear metasurfaces for resonant engineering of polarization states
本文提出采用单斜晶格手性超表面与非手性超原子，在线性和非线性区域通过三次谐波共振实现线偏振光到椭圆偏振光的转换，并揭示输入偏振角与晶格手性响应对转换的关键作用。
2025-03-28 physics.optics
Polarization-Independent and High-Efficiency Dielectric Metasurfaces Spanning 600-800 nm Wavelengths
人工超颖表面能够以高空间分辨率完全操纵光的相位、振幅和偏振。基于高折射率和低损耗的超颖表面的新兴设计使得具有高透射率的新型超颖表面得以实现，但这些器件通常工作在有限的带宽内，并且对入射偏振敏感。在这里，我们首次通过实验报告了跨越约200 nm可见波长的偏振无关且高效的介电超颖表面，这对于在宽光谱范围内工作的新型平板光学器件非常重要。由多重对称纳米晶硅纳米柱组成的梯度超表面在670 nm处的衍射效率高达93%，在600 ~ 800 nm波长处的衍射效率超过75%。这些介电超颖表面具有很大的潜力，以取代棱镜，透镜和其他传统的光学元件。
2015-09-30 physics.optics
Efficient polarization insensitive complex wavefront control using Huygens' metasurfaces based on dielectric resonant meta-atoms
亚波长薄超颖表面在控制光学波前方面显示出了巨大的潜力，从而为高效平面光学的发展开辟了新的途径。特别是惠更斯基于全介电共振超原子的超表面，由于其偏振不敏感性和高透射效率，已经显示出巨大的实际应用潜力。在这里，我们实验证明了偏振不敏感的全息惠更斯超表面的基础上，能够在电信波长的复杂波前控制的介电共振元原子。我们的超颖表面在远场产生全息图像，具有82%的透射效率和40%的成像效率。这种有效的复杂波前控制表明，惠更斯基于共振介电元原子的超颖表面是超颖表面在波前设计相关技术中的实际应用的一大步，包括计算机生成的全息图，超薄光学，安全和数据存储设备。
2016-02-02 physics.optics
Trichromatic and Tri-polarization-channel Holography with Non-interleaved Dielectric Metasurface
超颖表面具有巨大的潜力，先进的全息显示与非凡的信息容量和像素大小在一个非常平坦的轮廓。双偏振通道编码两个独立的相位分布或空间复用的元全息通过交错的元表面是迷人的流行的解决方案，以投影复用和矢量图像。然而，正交偏振通道的固有限制，它们的串扰由于元原子之间的耦合，和交织引起的效率和重建图像质量的下降设置了很大的障碍，复杂的元全息被广泛采用。在这里，我们报告了一个非交错的二氧化钛超颖表面全息，和三个不同的相位分布编码成三个正交偏振基地几乎为零串扰。因此，相应的三个独立构造的强度分布被分配给三色（RGB）光束，从而在整个可见光范围内产生高质量和高效率的矢量元全息。我们的策略提出了一个非常规的先进的全息方案，通过协同三原色和三偏振通道，简单地实现了一个极简主义的非交错元表面。我们的工作揭示了超表面在海量信息存储、偏振光学、偏振成像、全息数据加密等方面的潜力。
2019-09-22 physics.optics
Metasurface-Based Dual-Basis Polarization Beam Splitter for efficient entanglement witnessing
基于元表面的双基极化光束分裂器实现高效纠缠验证，通过同时投影σ_z和σ_y基，提高量子通信中的测量效率。
2026-03-03 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Fundamental Limits of Ultrathin Metasurfaces
我们提出了普遍的理论限制的操作和性能的非磁性无源MEMS超表面。特别是，我们证明了它们的局部透射，反射和偏振转换系数被限制在有限的区域的复平面。结果，如果光的偏振不同时受到影响，则不能实现对透射通过这种超颖表面的光的相位的完全控制。我们还建立了这些超颖表面的最大偏振转换效率的基本限制，并表明它们在透射中不能实现超过25%的偏振转换效率。
2014-11-10 physics.optics
Topological Polarization Beam Splitter with Polarization-Selective Edge States
University of Calgary（卡尔加里大学）
本文提出一种基于Floquet工程微环晶格的拓扑保护偏振分束器，通过调控环间耦合 dispersion 实现正交偏振的拓扑和平凡带隙，实现偏振敏感光子集成的鲁棒分束。
2026-04-21 physics.optics
Dielectric metasurface for independent complex-amplitude control of arbitrary two orthogonal states of polarization
超颖表面是一种可以在亚波长尺度上操纵光的振幅、相位和偏振（APP）的平面结构。尽管已经基于超颖表面提出了各种功能，但是最通用的光学控制，即，任意两个正交偏振态的独立复振幅（振幅和相位）控制尚未实现。这种级别的光学控制不仅可以覆盖以前实现的各种功能，而且还可以实现以前不可行的新功能。在这里，我们提出了一个单层介电超颖表面来实现这一目标，并通过实验证明了几个先进的功能，如两个独立的全色印刷图像下任意椭圆正交偏振和双套印刷全息集成。我们的工作开辟了先进的图像显示，信息编码和偏振光学的广泛应用的方式。
2021-05-28 physics.optics
A Reflective Metasurface for High-Efficiency Terahertz Cross-Polarization Conversion
University of Naples Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）
该研究提出一种基于双环铝谐振器的反射式太赫兹超表面，经仿真优化和实验验证，在两个谐振频率下实现超87%的极化转换比，可用于高效太赫兹交叉极化转换。
2026-08-17 physics.optics
Flexible Full-Stokes Polarization Engineering by Disorder-Scrambled Metasurfaces
本研究提出一种基于两种超构原子按特定比例均匀分布的无序超构表面新方法，可独立灵活调控全斯托克斯偏振参数，理论验证了角度误差小、偏振度控制精度高的优异性能。
2025-01-10 physics.optics
Full conversion of unpolarized to fixed-polarization light with topology optimized metasurfaces
本研究利用拓扑优化超表面突破了传统偏振器50%的效率限制，实现了非偏振光到单一纯偏振态的近乎完全转换，消光比接近100，并支持多输出间的任意功率分配。
2023-08-28 physics.optics
Spin photonics and spin-photonic devices with dielectric metasurfaces
具有空间变化的双折射和高传输效率的电介质超颖表面可以表现出控制光子自旋态的特殊能力。本文介绍了我们在超表面自旋光子学和自旋光子器件方面的一些工作。我们发展了一个混合阶庞加莱球来描述超颖表面中波传播的自旋态的演化。证明了混合阶庞加莱球上的Berry曲率和Pancharatnam-Berry相位都与总角动量的变化成正比。基于Pancharatnam-Berry相位的自旋相关性质，我们发现当超颖表面的旋转对称性破缺时，可以观察到光子自旋霍尔效应。此外，我们表明，介电超颖表面可以提供很大的灵活性，在设计新的自旋光子器件，如自旋过滤器和自旋相关的分束器。
2015-07-16 physics.optics
Dendritic cell-cluster metasurface manipulation of visible light
对可见光的操纵在科学和技术研究中是重要的。超颖表面可以实现对电磁波的相位、偏振和传播模式的灵活且有效的调节。超颖表面是光学和电磁学领域的研究热点，交叉偏振转换是超颖表面在可见光操控中的一个重要应用。据报道，由纳米天线阵列和双层等离子体组成的超表面可以有效地转换线性偏振光的方向。然而，在短波长可见光中操作的交叉偏振转换的超表面是有问题的。此外，以前使用自顶向下蚀刻方法制备的超颖表面不适合实际应用，因为必需的苛刻实验条件和制备的高构造成本。在目前的工作中，我们建议树突状细胞簇超颖表面实现交叉极化的传输模式在550，570，590和610 nm波长。制备使用自下而上的电化学沉积方法完成，该方法简单且成本低。树突状细胞簇超颖表面是交叉极化转换研究的重要一步，具有广阔的应用前景和发展潜力。
2016-12-02 physics.optics
Multiwavelength polarization insensitive lenses based on dielectric metasurfaces with meta-molecules
超表面是由亚波长散射体（或超原子）阵列组成的纳米结构器件，其操纵光的波前、偏振或强度。像其他衍射光学器件一样，超表面遭受限制其带宽的显著色差。在这里，我们提出了一种方法，用于设计多波长超颖表面使用多个元原子，或元分子的单位细胞。透射透镜的效率高达72%，数值孔径高达0.46，同时工作在915 nm和1550 nm的演示。通过适当的缩放，这些设备可以用于需要在不同的已知波长下操作的应用中，例如各种荧光显微镜技术。
2016-01-22 physics.optics
Anisotropic Babinet-invertible metasurfaces to realize transmission-reflection switching for orthogonal polarizations of light
当棋盘互连点的局部电导率发生变化时，极薄金属棋盘的电磁特性从谐振反射（透射）急剧变化到谐振透射（反射）。到目前为止，这种临界过渡的超颖表面已被应用，只有当他们有4重旋转对称性，和他们的应用程序的偏振控制，这需要各向异性，一直未被探索。为了克服这种适用性的限制，并开辟新的途径，通过利用棋盘状超颖表面的临界过渡的动态深亚波长偏振控制，我们引入了一个通用的各向异性巴比特可逆超颖表面类，使每个正交偏振波的透射-反射开关。作为各向异性巴比特可逆超颖表面的应用，我们实验实现了一种透射轴可以通过$90^\circ$动态旋转的可重构太赫兹偏振器。
2016-10-10 physics.optics
Full-Field Metasurface Characterization with Polarization Sensitive Coherent Modulation Imaging
State Key Laboratory of Extreme Photonics and Instrumentation, College of Optical Science and Engineering, Zhejiang University（浙江大学光电科学与工程学院极端光子学与仪器全国重点实验室）；Department of Electrical and Electronic Engineering, The University of Hong Kong（香港大学电子电气工程系）；College of Optical and Electronic Engineering, China Jiliang University（中国计量大学光电工程学院）；ZJU-Hangzhou Global Scientific and Technological Innovation Center（浙大杭州全球科创中心）
本文提出偏振敏感相干调制成像技术，用于高分辨率全场表征超材料调制光的偏振特性，填补了超材料计量学的关键空白。
2026-02-19 physics.optics
Broadband Cross-Circular Polarization Carpet Cloaking based on a Phase Change Material Metasurface in the Mid-infrared Region
针对目前大多数隐身装置都集中于线偏振隐身，而对中红外隐身特性研究较少的现状，提出了一种中红外波段交叉圆偏振隐身地毯隐身装置。基于Pancharatnam Berry相位原理，精心设计了具有交叉圆极化梯度相位的单胞，并将其构造成一个超表面。为了实现可调谐交叉圆偏振地毯斗篷，在单元结构的设计中引入了相变材料。当相变材料处于非晶态和晶态时，所提出的超颖表面单元可以实现高效的交叉偏振转换，并且反射强度可以调节。根据地毯隐身的相位补偿原理，利用所设计的单元结构，构建了一种具有相位梯度的超表面隐身装置。从近场和远场的分布，交叉圆偏振隐身特性被证实在宽带波长范围内。提出的隐身装置可以有效地抵抗交叉圆偏振探测。
2022-03-04 physics.optics
Electromagnetic polarization controlled perfect switching effect with high refractive index dimers. the beam-splitter configuration
小于波长的高折射率（HRI）电介质颗粒，孤立的或形成一个设计的合奏是理想的候选人，作为新的多功能元件，用于构建光学器件。它们的方向性效应传统上是通过前向和后向测量来分析的，即使这些方向不适合于实际目的。在这里，我们提出了明确的实验证据，在微波范围内，HRI球形粒子的二聚体，一个完美的开关效应（完美的手段关闭=零强度）观察到这些方向的相互粒子的电/磁相互作用的结果。二元状态取决于激发偏振（偏振切换）。它的分析是通过在垂直于入射方向的检测方向上的散射辐射的线偏振度进行的：分束器配置。麦克斯韦方程组的标度性质允许我们的结果推广到其他频率范围和尺寸尺度，例如，可见光和纳米尺度。
2016-06-07 physics.optics
Arbitrary Polarization Generation in Magneto-optical Metasurfaces Enabled by Bound States in the Continuum
Keio University（庆应义塾大学）；The University of Tokyo（东京大学）
通过磁光超材料和外部磁场调控，实现垂直辐射下任意偏振态的连续生成，无需结构修改。
2026-03-12 physics.optics
Revealing topological phase in Pancharatnam-Berry metasurfaces using mesoscopic electrodynamics
依靠纳米结构的局部取向，Pancharatnam-Berry超颖表面目前正在实现新一代偏振敏感光学器件。一个系统的介观描述的拓扑超颖表面的发展，提供了一个更深入的理解的物理机制，导致偏振相关的打破平移对称性与传播相位效应。这些理论结果，以及干涉实验，有助于发展一个坚实的理论框架，任意偏振相关的超颖表面。
2021-02-26 physics.optics
A thin anisotropic metasurface for simultaneous light focusing and polarization manipulation
集成两种重要类别的光学元件的可能性，即，圆偏振器和透镜，到一个薄的等离子体超颖表面进行检查。在探索了一般理论公式后，在金属损耗不能忽略的情况下，给出了实现中红外波段偏振透镜的优化设计。具有偏振相关和空间变化相位响应的Y形纳米天线的二维阵列是这种独特的紧凑型偏振透镜的基础，其性质可以在集成光学中具有很高的影响。
2014-06-03 physics.optics
End-to-End Inverse Designed Single-Layered Metasurface for High-Compression Snapshot RGB-Achromatic Full-Stokes Polarization Imaging
Southeast University（东南大学）；Jiangsu Key Laboratory for Undersea Communications and Sensing（江苏省水下通信与感知重点实验室）
本文提出端到端框架，利用可微单层超材料前端与U-Net后端联合优化，实现快照传感器测量的RGB全斯托克斯偏振图像重建，实验结果显示在特定波长下达到27.06 dB PSNR和0.7172 SSIM，证明了光学-数字协同设计的有效性。
2026-06-23 physics.optics
Electrical Tuning of Polarizaion-state Using Graphene-Integrated Metasurfaces
等离子体超颖表面已经被用于调谐和控制光，使得能够实现各种新颖的应用。它们的吸引力随着与元表面的活跃元素的结合而增强，为动态控制铺平了道路。在这封信中，我们实现了一个动态偏振态发生器使用石墨烯集成各向异性超颖表面（GIAM），其中线性入射偏振可控地转换成椭圆形。当用非正交入射偏振照射时，各向异性超颖表面导致本征偏振转换。此外，单层石墨烯允许我们在施加栅极电压时调整反射光的相位和强度，从而实现动态偏振控制。用旋转偏振器法测量了反射光的斯托克斯偏振参数，结果表明，该装置可以引起椭圆率和取向角的较大变化。我们还提供了实验证据表明，倾斜角可以改变独立的椭圆率从正值到接近零到负值，而椭圆率是恒定的。
2017-01-16 physics.optics
Graphene pixel-based polarization-insensitive metasurface for {almost perfect and wideband} terahertz absorption
使用商业软件模拟了超表面对太赫兹波的吸收，该超表面包括由理想电导体支撑的介电衬底顶部的像素化超原子的双周期阵列，每个超原子中的所有或少数像素都用石墨烯修补。在1.16太赫兹宽的光谱范围内，垂直入射的吸收率高达0.99，被发现用于包括元原子的超颖表面，其中只有几个像素用石墨烯修补，无论偏振状态如何。与包括由安装在金属背衬衬底上的绝缘体隔开的两个石墨烯层的超颖表面吸收器相比，石墨烯需求由此减少了三分之二。元原子中像素的数量和尺寸可以改变以适应光谱要求。
2019-11-11 physics.optics
Generation of cylindrical vector vortex beams by two cascaded metasurfaces
提出了一种简单有效的基于两个级联超颖表面的任意柱面矢量涡旋（CVV）光束的产生方法。该超颖表面作为空间变化的Panchratnam-Berry相位元件工作，并且可以产生任何期望的涡旋相位和矢量偏振。第一超表面用于切换与涡旋相关联的拓扑电荷的符号，并且第二超表面用于操纵局部极化。这种方法允许我们同时操纵CVV光束的偏振和相位。
2014-07-22 physics.optics
All-dielectric metasurface polarization scrambler for imaging applications
本文提出一种基于全介质超表面的偏振扰乱器，利用各向异性散射体产生多种偏振态，大幅降低积分偏振度并实现空间去偏振，同时易于集成且对图像质量影响更小。
2025-09-19 physics.optics
Tunable partial polarization beam splitter and optomechanically induced Faraday effect
偏振分束器（PBS）是一种重要的光子器件，用于从传播的光场中分离出横电（TE）和横磁（TM）偏振。在此，我们提出一种简洁的，连续可调的，全光的部分偏振分束器的矢量光机系统，其中包含两个正交的偏振腔模式与简并频率。结果表明，通过调节抽运光的偏振角，可以控制不同输出光的偏振态，当抽运光垂直偏振或水平偏振时，系统可起到部分偏振态叠加的作用。作为可调谐PBS的一个重要应用，我们提出了一种在没有其他辅助系统的情况下在谐振器阵列中实现量子行走的方案。此外，我们还研究了矢量光机系统中的光机诱导法拉第效应，该系统可以任意剪裁输入光和输出场的偏振角在欠耦合、临界耦合和过耦合状态下的行为。我们的研究结果表明，光机系统是一个潜在的平台，以操纵偏振态的多模谐振腔和推进相关的偏振调制的应用程序的过程。
2021-12-20 physics.optics
Bifocal Fresnel lens based on the polarization-sensitive metasurface
薄的结构化表面允许灵活地控制电磁波的传播。聚焦和偏振状态分析是有效操纵辐射所需的功能之一。在这里，偏振敏感菲涅耳波带片透镜的建议和实验证明GHz的光谱范围。通过设计超表面方向图，获得了两个空间分离的正交极化焦斑，由重叠的紧密堆积的十字形和棒形天线具有很强的极化选择性。优化的亚波长图案允许在同一基板上复用具有低偏振串扰的两个不同透镜，并且仅通过改变入射波的偏振状态来提供对透镜的焦斑的控制。焦点之间的波长间隔被证明是一个广泛的光谱范围，覆盖五个十年的频率。所提出的概念可以直接扩展到太赫兹和可见光谱，其中偏振敏感元件利用局部等离子体共振现象。
2017-07-12 physics.optics
Angle multifunctional dichroism in metasurfaces
本研究通过拓扑优化设计出具有入射角依赖偏振二向色性的超表面，可在不同角度选择性透射特定偏振光，仿真与实验均验证了其高透射效率和消光比，为多功能角度选择偏振器件开辟了新方向。
2024-10-14 physics.optics
Electro-optical modulation of light polarization in a nonlocal lithium niobate metasurface
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；EPFL, Insitute of Mechanical Engineering, Laboratory of Nanoscience for Energy Technologies（洛桑联邦理工学院机械工程学院纳米能源技术实验室）；ETH Zürich, Department of Physics, Institute for Quantum Electronics（苏黎世联邦理工学院物理系量子电子研究所）；Università di Brescia（布雷西亚大学）
该研究通过铌酸锂超材料实现电信波段光偏振的高效电光调制，利用高Q准束缚态增强调制效果，展示了紧凑平台在子波长电光器件中的应用潜力。
2026-02-02 physics.optics
Analysis of atomic magnetometry using metasurface optics for balanced polarimetry
本文设计并分析了一种用于铷原子磁力仪的硅超表面偏振分束器，在795 nm处透射效率大于83%、消光比大于20 dB，证明其可支持亚皮特斯拉级灵敏度的小型化原子磁力仪。
2023-02-13 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Polarization-Tunable Colorimetric Metasurfaces for All-Optical and Non-Destructive Structural Characterization of Polymeric Nanofibers
本研究提出超表面增强偏振光显微镜（Meta-PoL），利用偏振可调比色超表面，实现聚己内酯（PCL）纳米纤维分子与整体排列的全光学、非破坏性定量表征，为纤维材料结构分析提供新方法。
2025-04-15 physics.optics
Generation and high-resolution imaging of higher-order polarization via metasurface
本文推导了线偏振转换为高阶偏振的公式，并基于介质超表面透镜研究其聚焦特性，发现四阶偏振在施加二元相位后可突破阿贝极限14.3%，为高分辨率光刻与成像提供新方法。
2024-03-13 physics.optics
Two-dimensional optical plasmons with mixed polarization on anisotropic resonant metasurface
光学超颖表面具有很大的潜力，可以作为表面波操控的平台。利用2D波的负折射、自准直和沟道的大量先进表面波现象可以通过周期性超颖表面的色散特性的按需工程来实现。在这封信中，我们报告的第一次直接实验偏振分辨测量的色散的二维光学等离子体支持的各向异性超颖表面。我们证明了强耦合共振各向异性等离子体纳米粒子的亚衍射阵列支持不寻常的光学表面波混合TE和TM样偏振。借助于数值模拟，我们确定了偶极和四极色散带。等距线的形状随着频率的变化而急剧变化，表现出它们的曲率和拓扑结构的非平凡变换，这是一致的实验数据所证实的。通过揭示表面波的偏振自由度，我们的研究结果为平面片上器件的表面光子学设计开辟了新的途径。
2017-05-17 physics.optics
Polarization switching of quasi-trapped modes and near field enhancement in bianisotropic all-dielectric metasurfaces
提出了一种实现电、磁准陷阱模位于同一谱位置的一般策略。这种策略的应用使得设计超颖表面成为可能，通过改变入射光波的偏振态，可以在电和磁准捕获模式之间切换。所开发的策略是基于两个阶段：应用偶极子近似确定的条件所需的实施被困模式和创建的能量通道，通过引入弱双各向异性的纳米粒子的激发。由于俘获模式的激发导致超颖表面平面中的电能和磁能的集中，因此偏振切换提供了在亚波长尺度上改变和控制光能的定位和分布的可能性。我们展示了一个实用的方法，光谱调谐的准陷阱模式的超颖表面组成的纳米粒子与预先选定的形状。作为例子，分析和讨论了由硅三角棱镜组成的超颖表面的光学特性。
2021-08-04 physics.optics
Polarization-Encrypted Orbital Angular Momentum Multiplexed Metasurface Holography
超表面全息术具有通过薄层实现复杂波前调制的优点，并与计算机全息成像技术相结合。尽管众所周知的光参数，如振幅，相位，偏振和频率，光束的轨道角动量（OAM）可以被视为另一个自由度。在这里，我们提出并证明了轨道角动量复用在不同的偏振信道使用双折射超表面全息加密。OAM选择性全息信息的再现需要精确的拓扑电荷和特定的偏振态。通过使用具有不同拓扑电荷的入射光束作为擦除器，我们模拟了重建图像的超分辨率情况，类似于显微镜中众所周知的STED技术。多个偏振通道与轨道角动量选择性的组合为全息加密提供了更高的安全级别。这种技术可以应用于光束整形、光学伪装、数据存储和动态显示。
2020-05-20 physics.optics
Alteration in Non-Classicality of Light on Passing Through a Linear Polarization Beam Splitter
通过线偏振分束器，我们观察到双模压缩真空与简单相干光的混合物中的偏振压缩。压缩真空在偏振态上不受压缩，与相干光叠加时产生偏振压缩光。结果表明，在偏振分束器输出端产生的光的三个Stokes参量都是压缩的，压缩因子也依赖于相干光的参量。
2016-04-22 physics.optics quant-ph
Full control of polarization states and phase distributions of light with dual-metasurfaces
控制光的相位和偏振态是几乎所有光学研究的重要目标。需要开发一种允许同时操纵偏振和相位分布的高效光学组件。传统的方法需要多个光学器件的组合，单个光学器件无法轻易实现对光的完全控制。我们从理论上预测和实验验证，我们提出的双超颖表面提供了一个很好的手段，同时操纵相位和偏振的透射光在纳米尺度。通过在界面上引入相位梯度，实现了近红外区域偏振可控的近完美反常折射。在这些特性的基础上，我们创建了一个能够产生径向偏振光束的双超颖表面，展示了完全控制光的能力。这项工作为提高光的操纵自由度开辟了令人兴奋的途径，包括偏振和相位的传播方向和分布，并可能深刻影响广泛的等离子体应用。
2014-03-26 physics.optics
Transmission magnitude and phase control for polarization-preserving reflectionless metasurfaces
对于电磁超颖表面的透射应用，亚波长惠更斯超原子阵列通常用于消除反射并实现高传输功率效率以及宽的传输相位覆盖。我们表明，低反射和完全控制传输的基本原理是不对称散射到镜面反射和传输方向，结果从对称和反对称散射分量的叠加，惠更斯的元原子是一个例子配置。提出了一种适用于TM偏振斜入射的亚原子结构，该结构包括法向和切电极化的强度，具有无反射、全功率传输、$2π$传输相位覆盖和全吸收的特性。对于有损耗的超颖表面，我们表明，一个完整的相位覆盖仍然是无反射设计的任何值的吸收率。在微波和光学制度的数值例子。
2018-01-30 physics.optics
Controlling high-Q trapped modes in polarization-insensitive all-dielectric metasurfaces
我们揭示了在偏振不敏感的全介质超颖表面，其单位超细胞是由特别安排四个圆柱形的电介质粒子的陷阱（暗）模式激发的特点。利用群论描述，我们详细讨论了超原胞中粒子的不同取向对俘获模特性的影响。数值模拟和实验研究证实了理论预测。由于超颖表面是由简单的电介质颗粒实现的，而不使用任何金属成分，因此它们可以可行地扩展到微米和纳米尺寸的结构，并且它们可以用于平面光学平台，用于实现多个热点光定位、光学传感和高效光捕获的有效光-物质相互作用。
2018-11-28 physics.optics
Full Stokes imaging polarimetry using dielectric metasurfaces
偏振是光的一种自由度，它携带着重要的信息，而这些信息通常在强度和光谱含量上是不存在的。成像偏振测量是在扩展场景上确定光的部分或全部偏振状态的过程。它在从遥感到生物学的各个领域都有应用。在用于成像偏振测量的不同设备中，焦平面偏振相机（DoFP-PC）的划分更紧凑、更简单并且更便宜。通常，DoFP-PC基于焦平面中的偏振滤波器阵列。在这里，我们展示了一种新的原理和设计的DoFP-PC的基础上，电介质超颖表面的能力，以控制偏振和相位。代替偏振滤波，该方法是基于在三个不同的偏振基础上分裂和聚焦光。因此，它能够实现偏振态的全斯托克斯表征，并克服了基于偏振滤波器的DoFP-PC的50%理论效率极限。
2018-03-09 physics.optics
Frequency-tunable circular polarization beam splitter using a graphene-dielectric sub-wavelength film
本文提出一种石墨烯/介质堆叠的亚波长结构，利用ENZ特性与石墨烯高霍尔电导率实现宽频、大角度下对两种圆偏振波的选择性透过与阻挡，并可通过磁场和化学势调谐。
2014-05-13 physics.optics
