Caractérisation nanophotonique des métamatériaux et métasurfaces
Profilage de phase large bande, ingénierie de la dispersion et calcul optique analogique
Les métamatériaux et les métasurfaces révolutionnent la nanophotonique en permettant une mise en forme complexe des fronts d’onde, un contrôle extrême de la polarisation et le développement d’une optoélectronique avancée. Pour caractériser rigoureusement les propriétés optiques uniques de ces structures sub-longueur d’onde, les chercheurs ont besoin d’outils d’analyse spectrale précis et à large bande. C’est ici qu’intervient le LLTF : avec sa plage d’accordabilité continue de 400 à 2500 nm et son filtrage supérieur OD6, il fournit l’illumination hautement sélective nécessaire pour cartographier l’efficacité de diffraction et les profils de phase spatiale. Que vous développiez des métaréseaux de silicium ultra-minces, des super-lentilles ou des générateurs de faisceaux vortex, Photon etc. fournit les outils d’analyse large bande dont vous avez besoin pour accélérer vos recherches.
Les métasurfaces optiques peuvent également être conçues pour effectuer du traitement d’image analogique, tel que la différenciation spatiale et la détection de contours. Ces métasurfaces offrent le potentiel de réduire les temps de traitement et la consommation d’énergie, tout en évitant les systèmes encombrants de lentilles 4f. Cependant, les conceptions actuelles souffrent de compromis entre la résolution spatiale, l’efficacité optique (throughput), l’asymétrie de polarisation, la bande passante opérationnelle et l’isotropie. L’ingénierie de la dispersion offre un moyen élégant de concevoir des métasurfaces où toutes ces métriques critiques sont simultanément optimisées. Les métasurfaces de silicium peuvent ainsi réaliser une détection de contours isotrope et à double polarisation. Grâce à leur nature à faibles pertes et à leur réponse à double polarisation, ces métasurfaces présentent des efficacités de transmission élevées, approchant le maximum théorique pour une ouverture numérique (NA) donnée. Ces résultats ouvrent la voie à un calcul optique et à un traitement d’image en espace libre à faibles pertes, à haute efficacité et à large bande.
Domaine d'application
Produits associés
Fig. 1 – Source Nature Communications
Génération de faisceaux vortex par la métasurface bicouche : résultats expérimentaux
a Intensity profiles of the orbital angular momentum (OAM) beams generated by the bilayer metasurface for different wavelengths. The first row shows the OAM mode with a topological charge of ℓ = +2 when the incident polarization is along the x-axis. The second row represents the OAM mode with a topological charge of ℓ = −2 for y-axis polarization. The third row shows the resulting petal-like interference patterns when a 45° analyzer is introduced between the beam splitter and the camera, causing the x and y components to interfere, demonstrating the characteristic petal structure indicative of the interference of OAM modes with opposite topological charges. The red dotted box marks the output response at the design wavelength. b Reconstructed phase profiles of the generated OAM for the x- and y-polarization. c Measured spiral patterns created by the interference of the vortex beam and a co-propagating Gaussian beam. Depending on the sign of the topological charge ℓ = ±2, the helicity of the spiral is clockwise or counter-clockwise, respectively.
Fig. 2 – Source Nature Communications
Détection expérimentale de contours avec une entrée à bande étroite non polarisée
a Schematic of the setup used for the imaging experiments. b Top-left plot: Unfiltered image, obtained by removing the metasurface from the setup in panel a. All other colorplots show the output images obtained when the metasurface is placed in front of the target, for different impinging wavelengths (reported at the bottom-right corner of each plot). c Horizontal cuts of selected wavelengths from panel b (as indicated in the legend), corresponding to the vertical position denoted by the white dashed line in the top-left plot of panel b. For all measurements (with and without metasurface), the counts recorded by the camera have been normalized by the camera integration time and the power impinging on the target. The illumination is almost unpolarized (measured degree of polarization
10%).
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