基于广义Pancharatnam-Berry相位的非局域超表面实现高效窄带波前整形

《Advanced Optical Materials》：Efficient Narrowband Wavefront Shaping with Nonlocal Metasurface Based on Generalized Pancharatnam-Berry Phase

广义PB相位通过高对称性元体旋转实现多倍旋转角度，其非局域超表面在波前调制中表现出高效率（>90%）和高Q值（>2200），经1D/2D模拟与实验验证，可应用于通信加密等领域。

　　

摘要

与传统的Pancharatnam-Berry（PB）相位不同，传统PB相位等于各向异性超原子的旋转角度的两倍，而最近提出的广义PB相位表明可以实现超原子旋转角度的多倍值，尤其是当超原子具有高阶旋转对称性时。然而，除了表现出与经典PB相位不同的相位响应外，广义PB相位尚未展现出显著的实际优势。本文证明了广义PB相位可以作为一种强大的方法，用于设计非局部超表面以实现高效的窄带波前操控。模拟结果显示，没有介质损耗的超原子的理论品质因数可超过2200，峰值工作效率可超过90%。作为概念验证，已经设计了几种基于广义PB相位的窄带功能超表面。对于一维（1D）和二维（2D）波前塑形的模拟和测量结果进一步证明了所提出方法的有效性。因此，人们相信这种具有窄带性能和简单几何结构的非局部超表面可以在信息通信和加密领域找到许多应用。

利益冲突

作者声明没有竞争性财务利益。