準晶體超表面可同時投射全息圖像和光圖案

科學(xué)家們開發(fā)出一種新設(shè)計，可同時投射全息圖像并創(chuàng)建具有十倍旋轉(zhuǎn)對稱性的準晶體特殊衍射圖案，從而推動了超表面技術(shù)的發(fā)展。這種超薄材料將類晶體的獨特性能與光操縱技術(shù)融為一體。

超表面已因其能以不同尋常的方式彎曲光線而聞名，有望在全息顯示、光開關(guān)甚至高級安全功能等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新一代超薄設(shè)備。

傳統(tǒng)上，超表面依賴于以規(guī)則網(wǎng)格排列的稱為元原子的微小結(jié)構(gòu)。這種新設(shè)計打破了這一傳統(tǒng)，將這些元原子以更復(fù)雜的準晶體模式排列。準晶體雖然有序，但缺乏重復(fù)結(jié)構(gòu)。這種創(chuàng)新的排列方式讓超表面同時實現(xiàn)了兩種功能。

圖片:scientists-find-quasic.jpg

準晶體超表面全息示意圖

通過操縱光的相位，超表面可以通過編程在特定距離上重建圖像，從而產(chǎn)生全息顯示。此外，元原子以準晶體模式排列，可產(chǎn)生遠場可見的獨特光衍射圖樣。

與傳統(tǒng)超表面相比，這種新設(shè)計具有顯著優(yōu)勢。首先，它的多功能性使一個超表面可以同時完成兩項任務(wù)，簡化了器件設(shè)計。其次，準晶體排列可實現(xiàn)對光操縱的更精確控制。

與周期性排列相比，準晶體超表面具有獨特的優(yōu)勢。它可以通過將超表面的全局對稱性與元原子的局部響應(yīng)相結(jié)合來進行設(shè)計。因此，可以實現(xiàn)更多功能。

這些進步為新一代超薄設(shè)備的誕生鋪平了道路，帶來了令人興奮的可能性。高分辨率的超薄全息顯示屏可用于各種應(yīng)用。超快、高效的光開關(guān)設(shè)備也指日可待。

經(jīng)過精心設(shè)計的具有高分辨率全息圖像的衍射圖案可用于三維成像和光學(xué)安全。例如，這項技術(shù)可以提供先進的安全功能，如用于防偽和安全通信的衍射元件。

此外，通過同時檢測波陣面和衍射圖樣，這種現(xiàn)象可能為揭示具有特殊排列和局部光學(xué)響應(yīng)超過振幅的多物質(zhì)準晶體提供一個新的視角。

該研究成果發(fā)表在《eLight》雜志上。

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