Reconfigurable all-dielectric metalens with diffraction-limited performance.
Reconfigurable all-dielectric metalens with diffraction-limited performance.
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DOI：
10.1038/s41467-021-21440-9
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发表时间：
2021-02-22
影响因子：
16.6
通讯作者：
Gu T
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Shalaginov MY;An S;Zhang Y;Yang F;Su P;Liberman V;Chou JB;Roberts CM;Kang M;Rios C;Du Q;Fowler C;Agarwal A;Richardson KA;Rivero-Baleine C;Zhang H;Hu J;Gu T
有源超颖表面是近年来研究的一个热点领域，其光学特性可以在加工后进行调节。然而，迄今为止的努力仍然面临着调谐范围、光学质量和效率方面的主要性能限制，特别是对于非机械致动机构。在本文中，我们介绍了一个有源超颖表面平台相结合的相位调谐在整个2π范围和衍射限制的性能，使用全介质，低损耗架构的基础上光学相变材料（O-PCM）。我们提出了一个通用的设计原则，使任意相位轮廓之间的元表面的二进制切换，并提出了一个新的品质因数（FOM）量身定制的可重构元光学。我们实现了一个高性能的变焦超透镜工作在5.2 μm波长的方法。可重构超透镜具有创纪录的29.5 dB的大切换对比度。我们进一步验证使用超透镜的无像差和多深度成像，这代表了具有衍射限制性能的非机械可调超透镜的关键实验演示。在这里，作者报告了一种基于相变材料的有源全电介质超表面平台，结合了全2π范围内的相位调谐，并展示了使用非机械可调超透镜的无像差和多深度成像。
Active metasurfaces, whose optical properties can be modulated post-fabrication, have emerged as an intensively explored field in recent years. The efforts to date, however, still face major performance limitations in tuning range, optical quality, and efficiency, especially for non-mechanical actuation mechanisms. In this paper, we introduce an active metasurface platform combining phase tuning in the full 2π range and diffraction-limited performance using an all-dielectric, low-loss architecture based on optical phase change materials (O-PCMs). We present a generic design principle enabling binary switching of metasurfaces between arbitrary phase profiles and propose a new figure-of-merit (FOM) tailored for reconfigurable meta-optics. We implement the approach to realize a high-performance varifocal metalens operating at 5.2 μm wavelength. The reconfigurable metalens features a record large switching contrast ratio of 29.5 dB. We further validate aberration-free and multi-depth imaging using the metalens, which represents a key experimental demonstration of a non-mechanical tunable metalens with diffraction-limited performance. Here, the authors report an active all-dielectric metasurface platform based on phase change materials, combining phase tuning in the full 2π range, and demonstrate aberration-free and multi-depth imaging with a non-mechanical tunable metalens.
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影响因子：
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作者：
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