متاسطح‌های آکروماتیک: آیا کنترل مستقل نور با دو اسپین ممکن شده است؟

پژوهشگران رویکرد مهندسی پاشندگی تعاونی مبتنی بر فاز هیبریدی را معرفی کرده‌اند که فازهای هندسی آهرونوف–آناندا (AA) و پانچاراتنام–بری (PB) را در یک متاسطح تک‌لایه ترکیب می‌کند. این راهبرد امکان کنترل آکروماتیک مستقل جبهه‌موج‌ها را برای دو حالت متفاوت اسپین نور فراهم می‌سازد.

چالش پاشندگی در کنترل نور

پاشندگی، ویژگی ذاتی امواج الکترومغناطیسی است که باعث می‌شود نور در طول‌موج‌های مختلف رفتار متفاوتی داشته باشد. این پدیده می‌تواند منجر به خطاهای رنگی، انحراف زاویه‌های هدایت و کاهش دقت مکانی شود. متاسطح‌ها به عنوان ابزارهای مهمی برای شکل‌دهی به نور ظهور کرده‌اند، اما اغلب طراحی‌های متاسطح آکروماتیک به یک کانال اسپین محدود می‌شوند یا ناگزیر از اشتراک رفتار پاشندگی یکسان برای هر دو اسپین هستند.

راه‌حل مبتنی بر فازهای هندسی هیبریدی

برای غلبه بر این محدودیت، پژوهشگران چارچوبی مبتنی بر فاز هیبریدی توسعه دادند. در این طراحی، فاز AA «آزادسازی اسپین» و فاز PB «گسترش فاز» را فراهم می‌کند. توزیع‌های جریان نامتقارن درون هر متااتم باعث می‌شود امواج با قطبش دایره‌ای راست‌گرد و چپ‌گرد (RCP و LCP) در مسیرهای متفاوتی بازتاب یابند و ویژگی‌های فاز و پاشندگی آن‌ها به‌طور مستقل کنترل شود. کنترل فاز از طریق تنظیم فرکانس و چرخش موضعی ساختار حاصل شد.

نمایش تجربی و گستره فرکانسی

این تیم رویکرد خود را به‌صورت تجربی با استفاده از دو نوع دستگاه که در بازه ۸ تا ۱۲ گیگاهرتز کار می‌کنند، به نمایش گذاشت. یک مجموعه شامل منحرف‌کننده‌های پرتو آکروماتیک با اسپین آزادشده بود و مجموعه دوم شامل فلزعدسی‌های آکروماتیک با عملکردهای کانونی متفاوت برای نور RCP و LCP. همچنین طرح‌هایی برای گسترش اصول به بازه ۰.۸ تا ۱.۲ تراهرتز ارائه شد.

آینده متااپتیک‌های فشرده و منعطف

این پژوهش متاسطح‌های آکروماتیک را به سمت متااپتیک‌های دوگانه اسپین با قابلیت طراحی مستقل هدایت می‌کند. در آینده، مفهوم طراحی مبتنی بر فاز هیبریدی می‌تواند به طیف مرئی برای تصویربرداری چندگانه مبتنی بر قطبش گسترش یابد. استفاده از الگوریتم‌های ژنتیک و یادگیری عمیق نیز می‌تواند فرآیند بهینه‌سازی دستگاه‌ها را تسریع کند.

منبع: رکنا

اخبار علم و فناوری