(49-6) 04 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Использование метаповерхности для детектирования дробных топологических зарядов при разных длинах волн
А.Г. Налимов 1,24, Ю.В. Ханенко 1,24, С.Д. Полетаев 1,24

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, 1454 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1641

Страницы: 893-898.

Аннотация:
В данной работе показана возможность детектирования дробных топологических зарядов с помощью метаповерхности в ближней и в дальней зонах. Рассмотрена возможность детектирования топологических зарядов при различных длинах волн. Оценка длины волны света и топологических зарядов возможна за счет смещения светового пятна вдоль различных осей: при изменении длины волны света световое пятно в плоскости наблюдения смещается вдоль оси X, при изменении дробной части топологических зарядов – вдоль оси Y. При этом метаповерхность остается работоспособна в диапазоне длин волн от 0,56 до 0,7 мкм.

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

Благодарности
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант 23-12-00236) в частях «Моделирование в ближней зоне», «Метаповерхность для дальней зоны», а также при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках выполнения работ по Государственному заданию ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН в частях «Введение», «Заключение».

Цитирование:
Налимов, А.Г. Использование метаповерхности для детектирования дробных топологических зарядов при разных длинах волн / А.Г. Налимов, Ю.В. Ханенко, С.Д. Полетаев // Компьютерная оптика. – 2025. – Т. 49, № 6. – С. 893-898. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1641.

Citation:
Nalimov AG, Khanenko YV, Poletaev SD. Using a metasurface to detect fractional topological charges at different wavelengths. Computer Optics 2025; 49(6): 893-898. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1641.

References:
  1. Pfeiffer C, Grbic A. Millimeter-wave transmitarrays for wavefront and polarization control. IEEE Trans Microwave Theory Tech 2013; 61(12): 4407-4417. DOI: 10.1109/TMTT.2013.2287173.
  2. Yu N, Genevet P, Kats MA, et al. Light propagation with phase discontinuities: Generalized laws of reflection and refraction. Science 2011; 334(6054): 333-337. DOI: 10.1126/science.121071.
  3. Yuan Y, Wu Q, Burokur SN, Zhang K. Chirality-assisted phase metasurface for circular polarization preservation and independent hologram imaging in microwave region. IEEE Trans Microwave Theory Tech 2023; 71(8): 3259-3272. DOI: 10.1109/TMTT.2023.3256527.
  4. Feng J, Chen W, Shou H, et al. Experimental realization of an ultra-thin and continuous scanning metasurface mimicking a luneburg lens. J Appl Phys 2023; 134(12): 124903. DOI: 10.1063/5.0169012.
  5. Zhang K, Yuan Y, Ding X, et al. High-efficiency metalenses with switchable functionalities in microwave region. ACS Appl Mater Interfaces 2019; 11(31): 28423-28430. DOI: 10.1021/acsami.9b07102.
  6. Feng J, Chen W, Liu R, Mei Z. Multifunctional dielectric metasurface for independent holographic imaging and polarization imaging. Phys Scr 2023; 98(5): 055519. DOI: 10.1088/1402-4896/accd2d.
  7. Li J, Kamin S, Zheng G, et al. Addressable metasurfaces for dynamic holography and optical information encryption. Sci Adv 2018; 4(6): eaar6768. DOI: 10.1126/sciadv.aar67.
  8. Qi B, Shou H, Zhang J, et al. A near-perfect metamaterial selective absorber for high-efficiency solar photothermal conversion. Int J Therm Sci 2023; 194: 108580. DOI: 10.1016/j.ijthermalsci.2023.108580.
  9. Shou H, Feng J, Qi B, et al. A wideband absorber working in the l- and s-bands based on magnetic materials. Appl Phys Lett 2023; 122(25): 251703. DOI: 10.1063/5.0153826.
  10. Wu GB, Dai JY, Cheng Q, et al. Sideband-free space–time-coding metasurface antennas. Nat Electron 2022; 5(11), 808-819. DOI: 10.1038/s41928-022-00857-0.
  11. Ni X, Wong ZJ, Mrejen M, et al. An ultrathin invisibility skin cloak for visible light. Science 2015; 349(6254): 1310-1314. DOI: 10.1126/science.aac941.
  12. Chang CC, Zhao Z, Li D, et al. Broadband linear-to-circular polarization conversion enabled by birefringent off-resonance reflective metasurfaces. Phys Rev Lett 2019; 123(23): 237401. DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.237401.
  13. Li J, Yuan Y, Wu Q, Zhang K. Bi-isotropic huygens’ metasurface for polarization-insensitive cross-polarization conversion and wavefront manipulation. IEEE Trans Antennas Propag 2024; 72(3): 2445-2454. DOI: 10.1109/TAP.2024.3355483.
  14. Cao G, Lin H, Jia B, Yuan X, Somekh M, Wei S. Design of a dynamic multi-topological charge graphene orbital angular momentum metalens. Opt Express 2023; 31(2): 2102-2111. DOI: 10.1364/OE.480946.
  15. Shang S, Liu H, Meng H, Wang F, Yang X, Shou Q, Wei Z. Generation of dual vortices with controlled topological charges based on spin-decoupled moiré metalens. Opt Express 2024; 32(16): 28370-28382. DOI: 10.1364/OE.532293.
  16. Li F, Yu X, Song J, Ji P, Ma J, Yuan C. Generation of a modulated versatile spiral beam with varying intensity distribution along the propagation. Opt Express 2023; 31(24): 40620-40629. DOI: 10.1364/OE.505126.
  17. Guo Y, Zhang S, Luo X. Spin-decoupled metasurface for simultaneous detection of spin and orbital angular momenta via momentum transformation. Light Sci Appl 2021; 10(1): 63. DOI: 10.1038/s41377-021-00497-7.
  18. Jin Z, Janoschka D, Deng J, et al. Phyllotaxis-inspired nanosieves with multiplexed orbital angular momentum. eLight 2021; 1: 5. DOI: 10.1186/s43593-021-00005-9.
  19. Kotlyar VV, Stafeev SS, Nalimov AG, O’Faolain L, Kotlyar MV. A dual-functionality metalens to shape a circularly polarized optical vortex or a second-order cylindrical vector beam. Photonics Nanostructures – Fundam Appl 2021; 43: 100898. DOI: 10.1016/j.photonics.2021.100898.
  20. 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.
  21. Wei S, Lei T, Du L, Zhang C, Chen H, Yang Y, Zhu SW, Yuan XC. Sub-100nm resolution PSIM by utilizing modified optical vortices with fractional topological charges for precise phase shifting. Opt Express 2015; 23(23): 30143-30148. DOI: 10.1364/OE.23.030143.
  22. Hu Z, Zhu J, Zhang H, Gao J, Wang Z, Li Z, Lu X, Cai Y, Zhao C. Quantitative determination of fractional topological charge based on the rotational Doppler effect. Opt Express 2024; 32(17): 29057-29067. DOI: 10.1364/OE.527750.
  23. Nalimov AG, Kotlyar VV, Khanenko YV, Poletaev SD. A metalens for detecting fractional-order optical vortices. Computer Optics 2024; 48(3): 342-348. DOI: 10.18287/2412-6179CO-1435.
  24. Degtyarev SA, Savelyev DA, Karpeev SV. Diffractive optical elements for generating cylindrical beams of different orders. Computer Optics 2019; 43(3): 347-355. DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-3-347-355.
  25. Nalimov AG, Kotlyar VV, Kovalev AA, Poletaev SD, Khanenko YV. Detection of elliptical polarization characteristics using a metalens. Optik 2024; 311: 171931. DOI: 10.1016/j.ijleo.2024.171931.

© 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