(49-2) 03 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Детектирование характеристик эллиптической поляризации с помощью металинзы
А.Г. Налимов 1,2, В.В. Котляр 1,2, А.А. Ковалёв 1,2, С.Д. Полетаев 1,2, Ю.В. Ханенко 1,2

1 Институт систем обработки изображений, НИЦ «Курчатовский институт»,
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, 1648 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1515

Страницы: 180-186.

Аннотация:
В работе предложена и промоделирована металинза, способная детектировать эллиптичность поляризации падающего пучка. Данная металинза состоит из блоков дифракционных решеток высотой 140 нм при периоде 220 нм. Металинза представляет собой поляризатор, зависящий от одной поперечной координаты, и фокусатор. Металинза способна как разделять линейно-поляризованное излучение в два фокусных пятна с круговыми поляризациями разного знака, так и детектировать направление и степень эллиптичности поляризации. Металинза работает в широком диапазоне длин волн от 0,55 до 0,837 мкм, причем в диапазоне от 0,64 до 0,837 мкм ее можно использовать для оценки длины волны падающего излучения за счет почти линейного смещения фокусного пятна в поперечной плоскости в зависимости от длины волны света.

Ключевые слова:
метаповерхность, спиновый угловой момент, спиновый эффект Холла, детектирование эллиптической поляризации.

Благодарности
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант 23-12-00236) («Разделение эллиптических поляризаций», «Работа металинзы с различными длинами волн»), а также по государственному заданию НИЦ «Курчатовский институт» («Введение», «Заключение»).

Цитирование:
Налимов, А.Г. Детектирование характеристик эллиптической поляризации с помощью металинзы / А.Г. Налимов, В.В. Котляр, А.А. Ковалёв, С.Д. Полетаев, Ю.В. Ханенко // Компьютерная оптика. – 2025. – Т. 49, № 2. – С. 180-186. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1515.

Citation:
Nalimov AG, Kotlyar VV, Kovalev AA, Poletaev SD, Khanenko YV. Detection of elliptical polarization parameters using a metalens. Computer Optics 2025; 49(2): 180-186. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1515.

References:
  1. Schuller JA, Barnard ES, Cai W, Jun YC, White JS, Brongersma ML. Plasmonics for extreme light concentration and manipulation. Nat Mater 2010; 9(3): 193-204. DOI: 10.1038/nmat2630.
  2. Maier SA. Plasmonics: Fundamentals and applications. Springer Science+Business Media LLC; 2007. ISBN: 978-0-387-33150-8.
  3. Staude I, et al. Tailoring directional scattering through magnetic and electric resonances in subwavelength silicon nanodisks. ACS Nano 2013; 7(9): 7824-7832. DOI: 10.1021/nn402736f.
  4. Arbabi A, Horie Y, Bagheri M, Faraon A. Dielectric metasurfaces for complete control of phase and polarization with subwavelength spatial resolution and high transmission. Nat Nanotechnol 2015; 10(11): 937-943. DOI: 10.1038/nnano.2015.186.
  5. Koshelev K, Kivshar Y. Dielectric resonant metaphotonics. ACS Photonics 2020; 8(1): 102-112. DOI: 10.1021/acsphotonics.0c01315.
  6. Lee GY, et al. Metasurface eyepiece for augmented reality. Nat Commun 2018; 9(1): 4562. DOI: 10.1038/s41467-018-07011-5.
  7. Tittl A, et al. Imaging-based molecular barcoding with pixelated dielectric metasurfaces. Science 2018; 360(6393): 1105-1109. DOI: 10.1126/science.aas9768.
  8. Kim I, et al. Holographic metasurface gas sensors for instantaneous visual alarms. Sci Adv 2021; 7(15): eabe9943. DOI: 10.1126/sciadv.abe9943.
  9. Pahlevaninezhad H, et al. Nano-optic endoscope for high-resolution optical coherence tomography in vivo. Nat Photonics 2018; 12(9): 540-547. DOI: 10.1038/s41566-018-0224-2.
  10. Nalimov AG, Kotlyar VV. Multifocal metalens for detecting several topological charges at different wavelengths. Computer Optics 2023; 47(2): 201-207. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1170.
  11. Kotlyar VV, Nalimov AG, Stafeev SS, Hu C, O’Faolain L, Kotlyar MV, Gibson D, Song S. Thin high numerical aperture metalens. Opt Express 2017; 25(7): 8158-8167. DOI: 10.1364/OE.25.008158.
  12. Chen X, et al. Dual-polarity plasmonic metalens for visible light. Nat Commun 2012; 3: 1198. DOI: 10.1038/ncomms2207.
  13. Qiu X, Xie L, Qiu J, Zhang Z, Du J, Gao F. Diffraction-dependent spin splitting in spin Hall effect of light on reflection. Opt Express 2015; 23(15): 18823-18831. DOI: 10.1364/OE.23.018823.
  14. Huang L, et al. Helicity dependent directional surface plasmon polariton excitation using a metasurface with interfacial phase discontinuity. Light Sci Appl 2013; 2: e70. DOI: 10.1038/lsa.2013.26.
  15. Xiao S, Zhong F, Liu H, Zhu S, Li J. Flexible coherent control of plasmonic spin-Hall effect. Nat Commun 2015; 6: 8360. DOI: 10.1038/ncomms9360.
  16. Puentes G, Takayama O, Sukham J, Malureanu R, Lavrinenko AV. First experimental observation of photonic spin Hall effect in hyperbolic metamaterials at visible wavelengths. 2019 Conf on Lasers and Electro-Optics Europe & European Quantum Electronics Conference (CLEO/Europe-EQEC) 2019: 1-1. DOI: 10.1109/CLEOE-EQEC.2019.8872873.
  17. Yin X, Ye Z, Rho J, Wang Y, Zhang X. Photonic spin Hall effect at metasurfaces. Science 2013; 339(6126): 1405-1407. DOI: 10.1126/science.1231758.
  18. Kim M, Lee D, Yang Y. Reaching the highest efficiency of spin Hall effect of light in the near-infrared using all-dielectric metasurfaces. Nat Commun 2022; 13: 2036. DOI: 10.1038/s41467-022-29771-x.
  19. Kim M, Lee D, Ko B, Rho J. Diffraction-induced enhancement of optical spin Hall effect in a dielectric grating. APL Photonics 2020; 5: 066106. DOI: 10.1063/5.0009616.
  20. Zhang T, Wang H, Peng C, Chen Z. Linear-to-dual-circular polarization decomposition metasurface based on rotated trimming-stub-loaded circular patch. Crystals 2023; 13(5): 831. DOI: 10.3390/ cryst13050831.
  21. Li SJ, Han BW, Li ZY, Liu XB, Huang GS, Li RQ, Cao XY. Transmissive coding metasurface with dual-circularly polarized multi-beam. Opt Express 2022; 30(15): 26362-26376. DOI: 10.1364/OE.466036.
  22. Wang Z, Zhou D, Liu Q, Yan M, Wang X. Dual-mode vortex beam transmission metasurface antenna based on linear-to-circular polarization converter. Opt Express 2023; 31(22): 35632-35643. DOI: 10.1364/OE.497017.
  23. Nalimov AG, Kovalev AA. Spin Hall effect of linearly polarized light passed through a metasurface. Computer Optics 2024; 48(5): 662-668. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1500.

© 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