Los campos ópticos vectoriales (VOF) que exhiben frentes de onda diseñados arbitrariamente y distribuciones de polarización son muy deseados en fotónica. Para generar VOF arbitrarios de manera eficiente, Los científicos en China propusieron un enfoque genérico basado en metasuperficies que exhiben distribuciones de matriz de Jones de matriz completa pero no homogéneas. Basado en su estrategia, En el régimen NIR se demostraron experimentalmente generaciones eficientes de VOF complejos tanto en campo lejano como cercano. La metaplataforma propuesta abre nuevas vías para aplicaciones fotónicas diversificadas, como captura óptica e imágenes de superresolución.

Los haces de luz se utilizan ampliamente en aplicaciones fotónicas y han atraído un inmenso interés en la investigación. En comparación con los haces de luz polarizados homogéneamente, Los campos ópticos vectoriales (VOF) con frentes de onda personalizados y distribuciones de polarización no homogéneas presentan más ventajas en las aplicaciones en comparación con sus contrapartes de ondas escalares. gracias al grado de libertad añadido (DOF) de polarización. Adaptando las distribuciones de polarización, Se pueden generar VOF especiales como haces flap-top y haces polarizados radialmente, siendo muy favorecido en microscopía de superresolución, manipulaciones ópticas, etc.

A pesar de los grandes avances en aplicaciones, La generación de VOF tan complejos está lejos de ser satisfactoria. Los métodos disponibles basados ​​en materiales convencionales adolecen de un tamaño voluminoso y problemas de baja eficiencia. debido a la limitada respuesta electromagnética de los materiales naturales. Y recientemente Las metasuperficies se han utilizado ampliamente para generar VOF en diferentes rangos de frecuencia, pero principalmente para la generación de campo lejano con ciertas distribuciones de polarización limitadas (por ejemplo, polarizaciones lineales radiales o azimutales). Además, Los VOF complejos en el campo cercano con distribuciones de polarización arbitrarias hasta ahora rara vez se generan con metasuperficies.

En un artículo recientemente publicado en Luz:ciencia y aplicaciones , El grupo del Prof. Lei Zhou del Departamento de Física de la Universidad de Fudan en China, propuso un enfoque genérico para generar de manera eficiente VOF arbitrarios basados ​​en metasuperficies que exhiben distribuciones de matriz de Jones de matriz completa pero no homogéneas. Para ilustrar la viabilidad y el poder de su estrategia, aclararon su concepto basándose en cálculos analíticos a nivel de modelo, y demostró experimentalmente un metadispositivo como punto de referencia que puede desviar la luz y manipular su polarización simultáneamente de una manera controlable. Luego, Además, demostraron experimentalmente las generaciones de VOF de campo lejano que exhiben un frente de onda de vórtice con una distribución de polarización no homogénea y la generación de un VOF de campo cercano con un frente de onda especialmente diseñado y distribuciones de polarización e incluso un momento angular orbital. es decir, una onda plasmón de superficie de vórtice polarizada cilíndricamente. El excelente rendimiento de los metadispositivos realizados y la buena concordancia entre los resultados experimentales en el régimen NIR, las simulaciones y los cálculos analíticos validaron bien su enfoque, haciendo que dicha meta-plataforma sea una vía alternativa para generar VOF complejos. Estos científicos resumen su plataforma de generación de VOF:

"Establecemos una estrategia genérica para diseñar metadispositivos ultradelgados para generar de manera eficiente VOF arbitrarios (incluidos los de campo lejano y de campo cercano) según se desee, y demostrar experimentalmente el concepto en el régimen del infrarrojo cercano (NIR). La idea clave es asumir que el metadispositivo exhibe una matriz de Jones de matriz completa no homogénea, por lo tanto, posee las capacidades de control tanto en el giro local como en el frente de onda global de un haz de luz.La estrategia propuesta es tan genérica que podemos diseñar metadispositivos de generación VOF que funcionen para incidir luces con ángulos de incidencia arbitrarios y polarizaciones tanto en reflexión como en transmisión. geometrías, ", agregaron.

"En resumen, explotando los grados completos de libertades proporcionados por la matriz de Jones no homogénea de matriz completa, establecemos una estrategia general para realizar metadispositivos para generar VOF tanto en el campo cercano como en el lejano, con cualquier frente de onda diseñado y distribuciones de polarización local. Después de ilustrar nuestro concepto genérico mediante cálculos analíticos a nivel de modelo y experimentos de referencia en una placa de media onda que refleja de forma anómala, demostramos todas las capacidades de nuestro enfoque mediante la realización experimental de dos metadispositivos ... Nuestros resultados ofrecen un enfoque sistemático para diseñar dispositivos ópticos ultracompactos para generar VOF arbitrarios en condiciones generales en diferentes dominios de frecuencia, que son de gran importancia tanto en investigaciones fundamentales como en aplicaciones fotónicas. Se pueden esperar muchos trabajos futuros en esta línea, como extender el concepto a la geometría de transmisión, incidencias anormales, amplitudes no homogéneas y polarizaciones incidentes arbitrarias, y aplicar los VOF generados a las comunicaciones multicanal, detección de campo cercano, trampa óptica, e imágenes de superresolución, "concluyen los científicos.