Electrically Tunable Multifunctional All-Dielectric Metasurfaces Integrated with Liquid Crystals in the Visible
作为二维超材料，超表面为静态平面光学的设计开辟了新的途径。然而，实际应用需要光学波段中的超颖表面的动态调制。现有的动态器件很少利用超表面的偏振操纵能力。在这里，我们展示了一个电可调的多功能超颖表面在可见光范围内，通过集成双折射液晶（LC）与全介电超颖表面的基础上一种新的封装方案。通过结合超颖表面的螺旋度相关的几何相位和液晶分子的偏振控制能力，实现了两个螺旋度通道的连续强度调谐和切换。电调谐单通道可切换的元全息图，多路复用的元全息图，和动态变焦超透镜的设计来验证的概念。动态调谐中偏振控制的探索可以为各种应用中的动态超颖表面器件铺平道路，例如空间光调制器、光检测和测距系统以及全息显示器。
2020-12-25 physics.optics
Phenomenological modeling of Geometric Metasurfaces
超颖表面以其在亚波长尺度上操纵光学波前的优异能力和低制造复杂性，在平面光子学和新型光学器件方面显示出巨大的潜力。然而，迄今为止，超颖表面的矢量场模拟仅限于使用全波数值方法在晶胞中包含少量超原子的具有超颖结构的超颖表面。在这里，我们提出了一个通用的唯象方法来分析模型的超表面由任意分布的元原子的基础上，假设的元原子具有局部共振与洛伦兹-德鲁德形式，其确切的形式可以从一个单一的元素的全波模拟检索。应用于相位调制的几何超颖表面，我们的分析结果与全波数值模拟显示出良好的一致性。该理论为基于元表面的光学器件的建模和设计提供了一种有效的方法。
2015-12-24 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
High-Efficiency All-Dielectric Metasurfaces for Ultra-Compact Beam Manipulation in Transmission Mode
超颖表面是二维光学结构，能够完全控制光的振幅、相位和偏振。与等离子体超颖表面不同，平面硅结构有利于高传输、低损耗以及与现有半导体技术的兼容性。在这里，我们报告了在电信波长的传输模式下具有全2pi相位控制的高效率偏振敏感电介质超颖表面的实验演示。这样的硅超颖表面有望实现一个多功能的光学平台，在芯片上实现全光学电路。
2015-07-25 physics.optics
Analog computing using reflective plasmonic metasurfaces
受最近对使用光和超表面的紧凑模拟计算的重新兴趣的激励（Silva，A.例如，Science 2014，343，160-163），我们提出了一种实现其的实用方法，其涉及由亚波长薄电介质间隔物和光学厚金膜顶上的阵列金纳米砖组成的反射超颖表面，这是一种支持间隙表面等离子体共振的配置。使用完善的数值例程，我们证明了这些元表面能够独立控制光的相位和振幅，并设计具有现实系统参数的微分器和积分器元表面。的原理证明实验的报告，随着一个高品质的穷人的积分元表面工作在800 nm的波长的成功实现。
2016-09-15 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
Frequency Conversion Characteristics of Spatiotemporal Josephson Metasurfaces for Quantum Applications
Faculty of Engineering and Physical Sciences, University of Southampton（南安普顿大学工程与物理科学学院）
该研究提出了一种在毫开尔文温度下工作的非互易约瑟夫森超材料，用于高效实现光子频率转换与放大，适用于量子应用。
2026-02-03 physics.optics
Nonlinear Phase Control and Anomalous Phase Matching in Plasmonic Metasurfaces
超表面，特别是包含基于等离子体的金属元素的超表面，构成了一组特别有吸引力的材料。借助于现代纳米光刻制造技术，可以构造平坦的、半透明的光学元件。然而，尽管它们具有很强的光学非线性，等离子体超颖表面到目前为止主要是在线性范围内进行研究。在这里，我们介绍了全非线性相位控制超颖表面等离子体元素。我们发现，在一个相位梯度非线性超颖表面的非线性相互作用的一个新的异常非线性相位匹配条件普遍存在，这是线性超颖表面的广义Snell定律证明的非线性模拟。该相位匹配条件与其它已知的相位匹配方案非常不同。光学非线性的亚波长相位控制为基于超颖表面的平面非线性光学元件的设计提供了基础。我们展示的平面非线性元件（即透镜）作为频率转换信号的发生器和操纵器。
2015-05-21 physics.optics
Suppression of narrow-band transparency in a metasurface induced by a strongly enhanced electric field
我们实现了一个电磁感应透明（EIT）的抑制，如传输的超颖表面诱导的局部电场，是强烈增强的基础上两种方法：电磁能量的压缩共振超颖表面和增强的电磁能量密度与低群速度。类EIT超颖表面由一对辐射耦合的割线谐振器组成，它可以同时实现两种场增强方法。强烈增强的局部电场在切丝谐振器的任一个间隙处产生空气放电等离子体，这使得类EIT超颖表面变为两种洛伦兹型超颖表面。
2015-10-09 physics.optics
Asymmetric parametric generation of images with nonlinear dielectric metasurfaces
组装到超颖表面中的亚波长介质谐振器已经成为接近纳米级的光学元件的多功能工具。一类重要的超颖表面功能与光的产生和传输中相对于发射器和接收器的位置的反转的不对称性相关联。超颖表面中的非线性光-物质相互作用为光的非对称控制提供了一条有前途的途径。在这里，我们展示了非线性超颖表面中光的非对称参数产生。我们将不同的非线性介质谐振器组装成半透明的超表面，这些超表面在可见光谱范围内产生图像，并被红外辐射照射。通过设计，对于相反的照射方向，即当红外发射器和可见光接收器的位置交换时，超表面产生不同的且完全独立的图像。通过亚波长谐振器实现的光的非线性非对称控制通过将大量非线性谐振器密集集成到紧凑的超表面设计中为新型纳米光子组件铺平了道路。
2022-12-21 physics.optics
Kerker-Type Positional Disorder Immune Metasurfaces
本文提出两种由满足第一、第二Kerker条件的核壳圆柱构成的位置无序免疫超表面，揭示其弱横向耦合机制，并证明其在强扰动下仍保持全透射与磁镜性能。
2023-04-05 physics.optics
Dielectric Resonator Metasurface for Dispersion Engineering
我们介绍了一个实用的微波频率的介质元表面设计。超表面由通过电介质连接保持在一起的电介质谐振器阵列制成，从而避免了对电介质平板形式的机械支撑的需要以及这种平板将产生的寄生多次反射。所提出的设计可以用于宽带超颖表面应用或单色波变换。数值和实验结果支持的概念，以操纵传输相位和振幅的超表面的能力。最后，利用所提出的概念实现了半波片和四分之一波片。
2016-05-24 physics.optics
Large-scale parameterized metasurface design using adjoint optimization
光学超颖表面是亚波长超原子的平面排列，其对入射光实现宽范围的变换。设计高效的元表面需要精确地模拟元原子的响应和元原子之间的相互作用。传统上，每个元原子的响应近似于位于周期性阵列中的元原子的响应。虽然这种近似对于具有缓慢变化的元原子的元结构是准确的，但它不能准确地模拟更快速变化的元表面中的元原子之间的复杂相互作用。基于优化的设计技术，依赖于全波模拟缓解了这个问题，但迄今为止，主要是应用于小元表面的拓扑优化。在这里，我们描述了一个伴随优化的设计技术，使用参数化的元原子。我们的技术具有较低的计算成本比拓扑优化方法，使大规模的超表面的设计，可以很容易地制造。作为概念证明，我们提出了高数值孔径超透镜的设计和实验演示，其效率明显高于传统设计的对应物。
2021-01-15 physics.optics
Fano collective resonance as complex mode in a two dimensional planar metasurface of plasmonic nanoparticles
Fano共振是透射/反射/吸收中的特征，其起源于亮共振和暗共振之间的相互作用（即，亚辐射）更窄的共振，并且可以出现在等离子体纳米颗粒的平面二维（2D）周期性阵列（超表面）的光学性质中。在这封信中，我们提供了一个彻底的评估，他们的性质为一般情况下的正常和倾斜的平面波入射，突出时，Fano谐振的阵列中的相互耦合和它的能力，以支持自由模态的解决方案的影响。我们分析了代表性的情况下，在紫外线频率的等离子体纳米壳的超表面和计算其吸收TE和TM偏振，倾斜的平面波入射。特别是，我们发现，等离子体超颖表面显示两种不同类型的共振可观察到的吸收峰：一个是有关的米氏，偶极共振的每个纳米粒子;另一个是由于强制激发的自由模式与小衰减常数，通常发现在斜入射。因此，后者是阵列诱导的集体Fano共振。这种实现打开了在混合个体和集体共振的光学频率处的多种灵活设计。我们解释的物理起源，这样的Fano共振使用模态分析，它允许计算的自由模式与复杂的波数支持的元表面。我们定义等效阵列偶极极化率，直接相关的吸收物理在斜入射，并显示阵列模态相位和衰减常数和法诺共振之间的直接依赖关系。因此，我们提供了一个更完整的图片法诺共振，可能会导致过滤器，能量收集设备，光电探测器和传感器在紫外频率的设计。
2014-09-12 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
Realization of spin-dependent splitting with arbitrary intensity patterns based on all-dielectric metasurfaces
报道了基于全介质超颖表面实现任意强度模式的自旋相关分裂。与等离子体超表面相比，全介质超表面具有更高的传输效率和转换效率，使得实现任意强度模式的自旋相关分裂成为可能。我们的发现为自旋光子的产生和操纵提供了一种方法，从而为开发基于自旋的纳米光子应用提供了可能性。
2015-05-10 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
Spin-locking metasurface for surface plasmon routing
提出并分析了利用镜像对称周期性超颖表面实现的金属表面等离子体激元自旋相关路由。我们结合了等离子体波的固有横向自旋角动量，以便有效地将携带圆偏振的入射光耦合到期望的方向。偏振光的倾斜入射与光栅的精确设计的动量匹配特性的组合提供了实现路由等离子体束的自旋锁定超颖表面的完美方式。
2018-10-23 physics.optics
Plasmon localization and giant fields in holographic metasurface for SERS sensors
我们提出了SERS活性的金属全息超表面制作金属周期性纳米光栅沉积在介质基板上。超颖表面由调制的电介质组成，其被薄银层覆盖。超表面作为开放的等离子体共振器操作。提出了金属纳米光栅开放谐振腔中激发等离子体激元的理论。大的局部电磁场预测的光学频率。在4英寸的硅晶片上设计的超颖表面上的等离子体激元的激发实验证明。局部电场的增强导致表面增强拉曼散射（SERS）。为了研究SERS效应，超表面被4-巯基苯硼酸分子覆盖，这些分子与银纳米层形成共价键，并作为概念验证。最后，我们获得了230 nM的检测限为4-巯基苯硼酸分子。
2021-11-10 physics.optics
A review of metasurfaces: physics and applications
超材料是由周期性的亚波长金属/介电结构组成的，其谐振耦合到入射电磁场的电和/或磁分量，表现出自然界中没有的特性。具有亚波长厚度的平面超材料或超表面，由单层或几层平面结构堆叠组成，可以使用光刻和纳米印刷方法容易地制造，并且在波传播方向上的厚度可以极大地抑制不期望的损耗。超表面能够实现空间变化的光学响应，将光学波阵面塑造成可以随意设计的形状，并促进功能材料的集成以实现主动控制和大大增强的非线性响应。本文综述了从微波到可见光波段超颖表面物理的最新进展。我们提供了一个关键的超颖表面的概念，如异常反射和折射的概述，并介绍基于Pancharatnam-Berry相位和惠更斯的超颖表面，以及它们在波前整形和波束形成应用中的使用，其次是几层超颖表面及其相关属性的偏振转换的讨论。介电超颖表面的概述揭示了它们实现与米氏共振和它们的低欧姆损耗耦合的独特功能的能力。我们还描述了超颖表面的波的指导和辐射控制，以及主动和非线性超颖表面。最后，我们总结了我们的意见，在这个快速发展的研究领域的机遇和挑战。
2016-05-24 physics.optics
Low loss metasurfaces based on quantized meta-atom
本文通过量子化超原子将金属超表面损耗降至介质超表面水平，并提出耦合模型解释损耗降低机制，为超表面及其他共振领域的设计与应用提供新理论支持。
2023-11-01 physics.app-ph physics.optics
Porous SiO$_2$ coated dielectric metasurface with consistent performance independent of environmental conditions
随着功能介电超颖表面及其在片上纳米光子器件上的集成的快速发展，超颖表面在不同环境下工作的必要性，特别是在生物应用中，出现了。然而，超颖表面的性能与单位单元的效率以及最终其设计的周围环境有关，因此如果暴露于改变折射率的介质，则降低其适用性。在这里，我们报告了一种方法，以增加超颖表面的通用性，覆盖高折射率超颖表面与低折射率多孔SiO $_2$膜，保护超颖表面从环境变化，同时保持工作效率不变。我们表明，一个覆盖的元表面保留其功能，即使暴露在流体环境。
2022-01-20 physics.app-ph physics.optics
Design of Planar and Conformal, Passive, Loss-less Metasurfaces that Beamform
提出了一种利用全波建模技术和快速优化方法来合成平面和共形波束形成元表面的通用技术。合成的超颖表面由有限尺寸的接地电介质衬底支撑的图案化金属覆层组成。使用积分方程对超颖表面进行建模，该积分方程精确地考虑了互耦合和超颖表面的有限尺寸。合成技术由三个阶段组成：直接求解阶段，以获得具有满足所需远场波束规格的复值阻抗的初始元表面设计，随后的优化阶段，将复值阻抗转换为纯电抗阻抗，以及最终图案化阶段，以实现作为图案化金属覆层的纯电抗阻抗。优化阶段引入表面波，促进无源性。使用梯度下降法优化元表面，并使用伴随变量法获得半解析梯度。提出了三个例子：具有接近完美孔径效率的低轮廓直接馈电超颖表面天线、具有受控旁瓣的扫描波束反射阵列设计以及共形超颖表面反射阵列。验证了超表面的远场和近场性能，并研究了超表面的带宽和损耗容限。
2022-06-21 physics.app-ph physics.optics
Reciprocal plasmonic metasurfaces: Theory and applications
提出了一种用于超颖表面构造的新配置，以实现多功能能力，包括完美吸收、生物/化学传感和表面模式激光发射。这里讨论的互易等离子体超颖表面由通过电介质间隔件分开的互易几何形状的两个等离子体表面组成。与传统的超颖表面相比，这种简单的几何形状表现出增强的光学性能。所讨论的互反超颖表面设计进一步实现了有效的结构优化，并允许简单且可扩展的制造。利用数值和解析方法，证明了互易等离子体超颖表面的物理原理和潜在的应用。
2020-05-02 physics.app-ph physics.optics
Metasurface tessellation for reconfigurable electromagnetic scattering
超颖表面由于其对电磁场空间分布的前所未有的控制而引起了人们极大的研究兴趣。在这里，我们提出了超颖表面镶嵌的概念，以实现可重构的散射功能。由相同结构组成的方形元瓦片被布置成填充表面。瓷砖表面的电磁散射由元瓷砖的取向分布决定。我们提出了三个典型的情况下，元瓷砖组成的二进制元素，实现几个不同的散射模式。本研究提供了一种不需要外部刺激和复杂制造的可重构和多功能超表面器件的替代方法。
2020-11-19 physics.class-ph physics.optics
Active Nonlocal Metasurfaces
通过光学超颖表面进行主动可调谐和可重构的波前整形提出了一个重大的技术挑战，通常需要非常规材料工程和纳米纤维。大多数波前整形元表面可以被认为是“局部的”，因为它们的操作取决于单个元单元的响应。相比之下，“非局部”元表面基于许多相邻元单元所支持的模式起作用，导致尖锐的光谱特征，但通常没有对传出波前的空间控制。最近，基于准束缚态的连续介质的非局域超颖表面被证明只能在所支持的Fano共振的窄带宽内产生设计师波前。在这里，我们利用增强的光与物质的相互作用与尖锐的法诺共振，探索主动调制的光谱和波前的折射率调谐和机械拉伸。我们的实验证明的原理热光调谐的非局部超颖表面的硅，和数值演示的非局部超颖表面的热光开关之间的不同的波前形状。这种用于热可重构波前整形的元光学平台既不需要不寻常的材料和制造，也不需要对单个元单元进行主动控制。
2020-08-20 physics.app-ph physics.optics
Meta-Gratings: Beyond the Limits of Graded Metasurfaces for Wavefront Control
渐变超颖表面利用由阻抗梯度赋予的局部动量来变换撞击波前。这种方法受到整体转换效率的根本限制，并且受到最大空间分辨率的制造限制的挑战。在这里，我们介绍了元光栅的概念，它可以实现任意波前工程与单一的效率和显着降低的要求的制造精度。我们采用这个概念来设计反射超颖表面的波前转向没有限制的效率。一个类似的方法被设想用于传输光束和任意波前变换，为极端波操纵的高效超颖表面打开了有希望的机会。
2017-05-10 physics.app-ph physics.optics
Controlling solar radiation forces with graphene in plasmonic metasurface
本研究设计了一种电可调等离激元超表面，通过调节石墨烯费米能级控制太阳辐射力，为辐射压力收集、太阳帆等应用提供平台。
2023-01-16 physics.app-ph physics.optics
Analytical and numerical modeling of reconfigurable reflecting metasurfaces with capacitive memory
在这篇文章中，我们开发的分析-数值模型的可重构反射超颖表面形成的棋盘图案阵列的金属贴片。这些贴片阵列加载有变容二极管，以实现表面阻抗和反射相位控制。两种类型的分析模型。第一种模型基于有效介质方法，用于预测元表面反射率。第二个模型是布洛赫波色散模型的相同的结构被理解为一个二维传输线超材料。后一种模型用于研究抑制有限尺寸波束成形超表面中寄生谐振的方法。我们用全波数值模拟验证了所开发的分析模型。最后，我们概述了具有电容存储器的元表面控制网络的设计，其可以允许对波束成形元表面的各个单位单元进行独立编程。
2022-03-21 physics.app-ph physics.optics
Optical Kerr nonlinearity of disordered all-dielectric resonant high index metasurfaces with negative refraction
首次估计了负折射材料的光学克尔效应。这是通过三维时域有限差分（FDTD）模拟的无序双分散超颖表面组成的高折射率（GaP）球在532 nm的波长。超颖表面包括随机布置在平面上的球形颗粒，其具有接近磁和电偶极子Mie共振的两个尺寸。超颖表面的有效非线性折射率的实部是在超颖表面具有负折射率的Mie共振附近计算的。在负折射条件下，光学克尔非线性有一个峰值。通过浓度跃迁到负折射态，研究了双分散超颖表面的折射率随强度的变化。结果表明，当有效线性折射率接近零时，单层超颖表面的非线性克尔系数有最大值。
2020-03-18 physics.app-ph physics.optics
Optical Kerr nonlinearity of dielectric nanohole array metasurface in proximity to anapole state
超颖表面由于其突出的光学特性引起了研究者的极大关注。特别地，超颖表面可以由具有强场限制和基本上抑制的散射的光学阿那极点共振的结构组成。因此，这种纳米结构显示出增强的非线性光学性质。本文通过三维时域有限差分法模拟，研究了具有圆形纳米孔的高折射率介质超颖表面中的阿纳极模的能力。在阿那普尔态附近，有效的光学克尔非线性增加了几个数量级。同时，超颖表面的光透射率可以达到高达1的高值。
2022-05-27 physics.app-ph physics.optics
Broadband antireflection with halide-perovskite metasurfaces
基于光学谐振介质纳米结构的元光学是一个发展迅速的研究领域，具有许多潜在的应用。卤化物钙钛矿超颖表面最近出现作为一种新的平台的元光学，它们提供了独特的机会，控制光在光电子器件。在这里，我们采用广义Kerker条件来重叠MAPbBr 3钙钛矿超颖表面的每个元原子中的电和磁Mie共振，并证明宽带抑制反射下降到4%。我们还发现，超颖表面纳米结构也有利于光致发光的增强。我们的研究结果可能是有用的应用程序的纳米结构的卤化物钙钛矿在photoproteics和半透明的多功能元器件，反射减少是重要的，他们的高效率。
2020-08-04 physics.app-ph physics.optics
Infrared Beam-shaping on Demand via Tailored Geometric Phase Metasurfaces employing the Plasmonic Phase-Change Material In3SbTe2
本文利用相变材料In3SbTe2的激光诱导绝缘体-金属转变，通过直接激光写入快速制造大面积几何相位超表面，实现红外光束偏转、聚焦、轨道角动量光束及多功能全息等按需光束整形。
2024-08-09 physics.app-ph physics.optics
Electrically Driven Thermal Infrared Metasurface with Narrowband Emission
由平面亚波长结构阵列组成的超表面在控制热红外辐射（包括强度、相干性和偏振性）方面显示出巨大的潜力。这些能力与二维性质一起使热超颖表面成为用于红外线操纵的超紧凑多功能平台。在单个元表面上集成诸如振幅、相位（频谱和方向性）和偏振等功能，提供了迷人的器件响应。然而，在小的覆盖区中同时优化热超颖表面的光学、电学和热响应仍然是一个重大的挑战。在这项工作中，我们开发了一种基于金纳米棒阵列的热红外元表面的中心接触电极线设计，它允许局部焦耳加热以电激发发射，而不会破坏局部表面等离子体共振。在这项工作中所展示的热超颖表面的窄带发射及其对温度不均匀性的鲁棒性对于红外成像、传感和能量收集的应用具有重要意义。
2022-08-22 physics.app-ph physics.optics
Interaction of microwave photons with nanostructured magnetic metasurfaces
微波光子与薄（光子波长相比）磁元表面组成的偶极相互作用的纳米尺度的磁性元件的相互作用的描述的理论形式主义的发展。导出了描述光子在超颖表面边界处透射和反射过程的散射矩阵。作为一个例子的使用开发的形式主义，它表明，内的微带电磁波导的磁性超颖表面的引入定量地改变基本波导模式的色散关系，打开非传播频率带隙中的波导频谱。带隙的频率位置和宽度取决于波导厚度，并且可以通过切换超颖表面的磁性基态来动态地控制。对于足够薄的波导，带隙的位置从超颖表面的谐振吸收频率偏移。在这种情况下，波导内的磁性超颖表面用作有效的反射器，因为超颖表面中的能量吸收很小，并且非传播带隙内的大部分电磁能量被反射。
2016-05-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Direct dark mode excitation by symmetry matching of a single-particle based metasurface
本文为超颖表面结构中的直接暗模激发机制提供了证据。暗模激发机制完全由结构的对称性决定，不依赖于元件间的近场耦合。在我们的示例中，我们考虑由以反对称布置连接的两个V形天线组成的基于单个元素的元表面。实验和模拟结果表明，在这种结构中的磁偶极模式的有效激发。直接暗模式激发机制提供了相对于技术缺陷更鲁棒的设计。所考虑的方法打开了有前途的前景，为新型的纳米结构的设计，并大大放宽了光学领域的制造限制。
2014-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Bipartite Dielectric Huygens' Metasurface for Anomalous Refraction
本文提出一种无反射的粗离散化二部电介质惠更斯超表面，通过全波仿真验证其在28GHz下能以87%的高效率实现异常折射，为高频波操控提供了低损耗且鲁棒的设计平台。
2023-02-01 physics.app-ph physics.class-ph physics.optics
Single atom trapping in a metasurface lens optical tweezer
亚波长柱的光学超颖表面提供了用于光的振幅、相位和偏振的多功能定义的新能力。在这项工作中，我们证明了一个有效的电介质超颖表面透镜可以用来捕获和成像单个中性原子与透镜的长工作距离为3 mm。我们的特点是高数值孔径光镊使用被困原子和数值计算的超颖表面透镜的性能进行比较。我们预测，未来的原子捕获超颖表面将能够利用超颖表面设计的多个正在进行的发展，并使多功能控制在复杂的量子信息实验与中性原子阵列。
2022-12-24 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
