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2024年KISS超表面研讨会：超表面简介（中译版）（41页）.pdf

上传人： 1****1 编号：902679 2025-09-08 41页 9.76MB

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1、1KISS Metasurfaces Workshop September 23,2024Introduction to“Metasurfaces”Noah A.Rubin-University of California San DiegoKISS Metasurfaces WorkshopPasadena,CA,USA September 23-28,20242KISS Metasurfaces Workshop September 23,2024Presentation Outline1.What are metasurfaces?Broad overview.2.Historical

2、context.3.Methods of imparting phase in diffractive optics.4.Metasurface polarization optics.5.Potential applications astronomy(incl.high-contrast imaging).3KISS Metasurfaces Workshop September 23,2024What is a“metasurface”?One definition:A subwavelength-spaced array of phase-shifting elements inten

3、ded to enact some desired behavior(either in reflection or transmission),generally in free-space.These elements the“meta-atoms”can be designed at-will and fabricated with standard semiconductor fabrication techniques.N.Yu et al.,Science 334(6054),2011 =8 mAu on SiM.Khorasaninejad et al.,Science 352(

4、6290),2016=530 nmTiO2 on SiO2J.Yang et al.,Nano Lett.17 3742,2017=1100 nmSi on SiO2C.Pfeiffer and A.Grbic,Phys.Rev.Lett.110(197401),2013Cu on RO4003Microwaves4KISS Metasurfaces Workshop September 23,2024Metasurface application areasMetalensesMiniatureCamerasSpectroscopyVortex phase platesThis list i

5、s not exhaustive and this talk will be necessarily incomplete.In some ways,any topic involving free space propagation can relate to metasurfaces,making this an impossibly broad field to cover.Polarization optics/polarimetryM.Khorasaninejad et al.,Science 352(2016)M.Faraji-Dana et al.,Nat.Comm.(2018)

6、A.Arbabi et al.,Nat.Comm.(2016)R.C.Devlin et al.,Science 358(2017)(own work)5KISS Metasurfaces Workshop September 23,2024Metasurfaces the hype Metasurfaces are often billed as“2D metamaterials”,fabricated on a plane.Sometimes also called flat optics.The scientific literature and even the popular pre

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根据《Introduction to“Metasurfaces”》的内容，以下是全文关键点的概括： 1. **定义与概述**：Metasurfaces是一种亚波长间距的相位移元件阵列，用于在自由空间中实现特定的行为（反射或传输），通常由标准半导体制造技术制成。 2. **历史背景**：Metasurfaces的概念源于早期光学实验，如David Rittenhouse的平行毛发实验，以及后来的衍射光学和全息技术。 3. **设计考虑**：Metasurface设计涉及照明、Metasurface本身、近场、传播器和远场，并依赖于局部近似和亚波长采样。 4. **相位引入方法**：包括传播、几何相位和共振等，其中几何相位利用参考系效应实现非色散相位移。 5. **偏振光学**：Metasurfaces可以实现偏振光学功能，如偏振分束器和波片。 6. **应用**：Metasurfaces在光学领域有广泛的应用，包括金属透镜、微型相机、光谱学和天文观测（如高对比度成像和偏振分光）。 7. **天文应用实例**：例如，Metasurface极化分束器用于太阳观测，实现全斯托克斯向量的同时和被动采集。
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