(47-2) 02 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Оптический сенсор поляризации на основе металинзы
А.Г. Налимов 1,2, В.В. Котляр 1,2, С.С. Стафеев 1,2

1 ИСОИ РАН – филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН,
443001, Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 151;
2 Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва,
443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, д. 34

 PDF, 1655 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1254

Страницы: 208-214.

Аннотация:
Рассмотрен оптический микросенсор состояния поляризации лазерного света, основанный на металинзе. В отличие от известных датчиков поляризации, основанных на метаповерхностях, которые разный тип поляризации отклоняют под разными углами к оптической оси, рассмотренный датчик поляризации формирует разные картины в фокусе металинзы для разных состояний поляризации: левая круговая поляризация в фокусе формирует световое кольцо, правая круговая поляризация – круглое фокусное пятно, а линейная поляризация – эллиптическое пятно с двумя боковыми лепестками. Причем угол наклона линейной поляризации соответствует углу наклона эллиптического фокусного пятна. Моделирование согласуется с теоретическими предсказаниями. Металинза диаметром в несколько десятков микрон спроектирована и создана в тонкой пленке аморфного кремния толщиной 120 нм с низким аспектным отношением, высокой числовой апертурой и коротким фокусным расстоянием, равным длине волны 633 нм.

Ключевые слова:
топологический заряд, оптический вихрь, многофокусная металинза.

Благодарности
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант 22-22-00265).

Цитирование:
Налимов, А.Г. Оптический сенсор поляризации на основе металинзы / А.Г. Налимов, В.В. Котляр, С.С. Стафеев // Компьютерная оптика. – 2023. – Т. 47, № 2. – С. 208-214. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1254.

Citation:
Nalimov AG, Kotlyar VV, Stafeev SS. A metalens-based optical polarization sensor. Computer Optics 2023; 47(2): 208-214. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1254.

References:
  1. Chipman RA. Polarimetry. In Book: Bass M, ed. Handbook of optics: Volume I – Geometrical and physical optics, polarized light, components and instruments. 3rd ed. Chap 15. The McGraw-Hill Companies Inc; 2010.
  2. Gruev V, Perkins R, York T. CCD polarization imaging sensor with aluminum nanowire optical filters. Opt Express 2010; 18: 19087-19094.
  3. Dai D, Bauters J, Bowers JE. Passive technologies for future large-scale photonic integrated circuits on silicon: polarization handling, light non-reciprocity and loss reduction. Light Sci Appl 2012; 1: e1.
  4. Afshinmanesh F, White JS, Cai W, Brongersma ML. Measurement of the polarization state of light using an integrated plasmonic polarimeter. Nanophotonics 2012; 1(2): 125-129. DOI: 10.1515/nanoph-2012-0004.
  5. Turner MD. Miniature chiral beamsplitter based on gyroid photonic crystals. Nat Photonics 2013; 7: 801-805.
  6. Khorasaninejad M, Crozier K. Silicon nanofin grating as a miniature chirality-distinguishing beam-splitter. Nat Commun 2014; 5: 5386. DOI: 10.1038/ncomms6386.
  7. Lin D, Fan P, Hasman E, Brongersma ML. Dielectric gradient metasurfaceoptical elements. Science 2014; 345(6194): 298-302.
  8. Dandan W, Fuyong Y, Santosh K, Yong M, Ming C, Ximing R, Peter EK, Brian DG, Mohammad RT, Gerald SB, Xianzhong C. Metasurface for characterization of the polarization state of light. Opt Express 2015; 23: 10272-10281.
  9. Wen D, Yue F, Li G. Helicity multiplexed broadband metasurface holograms. Nat Commun 2015; 6: 8241. DOI: 10.1038/ncomms9241.
  10. Khorasaninejad M, Chen WT, Zhu AY, Oh J, Devlin RC, Rousso D, Capasso F. Multispectral chiral imaging with a metalens. Nano Lett 2016; 16(7): 4595-4600. DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b01897.
  11. Ma YI, Han J, Wang R, Chen X. Polarization detection using light’s orbital angular momentum. Adv Opt Mater 2020; 8(18): 2000484.
  12. Kotlyar VV, Stafeev SS, Kovalev AA. Reverse and toroidal flux of light fields with both phase and polarization higher-order singularities in the sharp focus area. Opt Express 2019; 27(12): 16689-16702. DOI: 10.1364/OE.27.016689.
  13. Kotlyar VV, Nalimov AG, Stafeev SS. Exploiting the circular polarization of light to obtain a spiral energy flow at the subwavelength focus. J Opt Soc Am B 2019; 36(10): 2850-2855. DOI: 10.1364/JOSAB.36.002850.
  14. Stafeev SS, Kotlyar VV, Nalimov AG, Kotlyar MV, O’Faolain L. Subwavelength gratings for polarization conversion and focusing of laser light. Photonics Nanostruct 2017; 27: 32-41. DOI: 10.1016/j.photonics.2017.09.001.
  15. González-Rubio G, Mosquera J, Kumar V, Pedrazo-Tardajos A, Llombart P, Solís DM, Lobato I, Noya EG, Guerrero-Martínez A, Taboada JM, Obelleiro F, MacDowell LG, Bals S, Liz-Marzán LM. Micelle-directed chiral seeded growth on anisotropic gold nanocrystals. Science 2021; 368(6498): 1472-1477.
  16. McGuire BA, Brandon Carroll P, Loomis RA, Finneran IA, Jewell PR, Remijan AJ, Blake GA. Discovery of the interstellar chiral molecule propylene oxide (CH3CHCH2O). Science 2021; 352(6292): 1449-1452.
  17. Ghosh N, Vitkin AI. Tissue polarimetry: concepts, challenges, applications, and outlook. J Biomed Opt 2011; 16(11): 110801. DOI: 10.1117/1.3652896.
  18. Wang Y, He H, Chang J, He C, Liu S, Li M, Zeng N, Wu J, Ma H. Mueller matrix microscope: a quantitative tool to facilitate detections and fibrosis scorings of liver cirrhosis and cancer tissues. J Biomed Opt 2016; 21(7): 71112. DOI: 10.1117/1.JBO.21.7.071112.
  19. Chen Z, Meng R, Zhu Y, Ma H. A collinear reflection Mueller matrix microscope for backscattering Mueller matrix imaging. Opt Lasers Eng 2020; 129: 106055.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: journal@computeroptics.ru; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20