Broadband decoupling of intensity and polarization with vectorial Fourier metasurfaces.
Broadband decoupling of intensity and polarization with vectorial Fourier metasurfaces.
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利用矢量傅里叶变换面实现光强和偏振的宽带解耦。
DOI：
10.1038/s41467-021-23908-0
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发表时间：
2021-06-15
影响因子：
16.6
通讯作者：
Genevet P
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Song Q;Baroni A;Wu PC;Chenot S;Brandli V;Vézian S;Damilano B;de Mierry P;Khadir S;Ferrand P;Genevet P
强度和偏振是光的两个基本组成部分。对它们的独立控制在许多应用中引起了极大的兴趣。在本文中，我们提出了一种通用的矢量加密方法，该方法能够实现具有局部偏振的任意远场光分布，包括方向和椭圆度，使用几何相位超表面在宽带宽上将强度与偏振解耦。通过改进著名的迭代傅里叶变换算法，我们提出了使用矢量傅里叶超表面进行远场强度和偏振分布的“单点”设计。演示了一系列非常规矢量场分布，模拟圆柱形矢量光束，它们具有相同的强度分布，但具有不同的偏振分布和散斑相位分布。矢量傅里叶光学超表面可以在复杂光束生成、安全光学数据存储、隐写术和光通信领域实现重要应用。尽管复用元全息图仍然是实现光学编码的一种有吸引力的方法，但现有方法根据全息图像的强度对信息进行编码。在这里，作者报告了矢量超表面，可以解耦和编码强度和偏振信息。
Intensity and polarization are two fundamental components of light. Independent control of them is of tremendous interest in many applications. In this paper, we propose a general vectorial encryption method, which enables arbitrary far-field light distribution with the local polarization, including orientations and ellipticities, decoupling intensity from polarization across a broad bandwidth using geometric phase metasurfaces. By revamping the well-known iterative Fourier transform algorithm, we propose “à la carte” design of far-field intensity and polarization distribution with vectorial Fourier metasurfaces. A series of non-conventional vectorial field distribution, mimicking cylindrical vector beams in the sense that they share the same intensity profile but with different polarization distribution and a speckled phase distribution, is demonstrated. Vectorial Fourier optical metasurfaces may enable important applications in the area of complex light beam generation, secure optical data storage, steganography and optical communications. Though multiplexing meta-holograms remains an attractive approach for realizing optical encoding, existing methods encode information based on the intensity of the holographic images. Here, the authors report vectorial metasurfaces that decouple and encode intensity and polarization information.
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