Компактний спектрометр з багатофокусною металінзою
Компактний спектрометр з багатофокусною металінзою
Легкий і портативний спектрометр є бажаним для мініатюризації оптичних пристроїв та їхньої інтеграції. Для побудови такого спектрометра великі можливості відкривають унікальні властивості оптичних метаматеріалів. Зокрема, планарний метаматеріал — метаповерхня — може маніпулювати амплітудою, фазою та поляризацією падаючого світла на субхвильовому масштабі.
Групою дослідників з Великої Британії і Китаю запропоновано та експериментально продемонстровано компактний спектрометр високої роздільної здатності з багатофокусною металінзою [1]. Метаповерхня в їхньому пристрої складається із золотих нанострижнів, які нанесені на покриту ITO (оксидом індію й олова) кварцову підкладку, використовуючи стандартну електронно-променеву літографію та процеси відриву (lift-off). Пристрій має розміри лише 300 мкм x 300 мкм. Унікальність цієї роботи полягає в новій металінзі, яка одночасно розкладає вхідне світло в спектр і фокусує різні довжини хвиль у різні точки на плоскій фокальній поверхні. Експериментально виміряні довжини хвиль узгоджуються з результатами моделювання для світла різного спектрального складу. Спектральна роздільна здатність розробленого пристрою — 1 нм.
В дискусії до роботи, дослідники міркують над покращенням роздільної здатності та робочої спектральної області свого метаповерхневого спектрометра шляхом збільшення розміру металінзи. Крім того, вони зазначають, що в цій роботі плазмонна метаповерхня використовується для підтвердження концепції. Ефективність перетворення поляризації метаповерхнею низька, що може бути покращено шляхом використання діелектричної метаповерхні. Альтернативно, для досягнення вищої ефективності перетворення в широкосмуговій області можна використовувати плазмонні метаповерхні на відбивання. Плазмонна метаповерхня, використана в цій роботі, забезпечує відносно плоску та однорідну ефективність перетворення поляризації в широкому діапазоні довжин хвиль.
Компактність і ультрамала товщина спектрометра з металінзою роблять цю технологію перспективною для застосування в інтегральній фотоніці для спектрального аналізу, обробки інформації, сенсорних технологій.
1. R. Wang, M. A. Ansari, H. Ahmed, Y. Li, W. Cai, Y. Liu, S. Li, J. Liu, L. Li, and X. Chen. Compact multi-foci metalens spectrometer. Light Sci Appl 12, 103 (2023).
Стаття доступна за посиланням: https://www.nature.com/articles/s41377-023-01148-9
