拓优化的芯片上的元材料用于超短距离的光聚焦和模式大小转换
Wei Ma1,2, Maojing Hou2, Ruiqi Luo2
1State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation, College of Information Science and Electronic Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China.
Nanophotonics (Berlin, Germany)
|December 5, 2024
概括
我们为元材料开发了一种新的层次逆向设计,使得芯片上的光子设备变得超紧. 这种方法克服了传统设计的局限性,实现了高级光学应用的显著模式大小挤压.
科学领域:
- 光子学是指光子学的使用方法.
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 超材料通过子波长结构提供精确的光操纵,用于集成光子学.
- 传统的超材料设计面临着极端目标的挑战,限制了设备的性能和足迹.
研究的目的:
- 引入对元材料的层次逆设计方法.
- 为了证明其在创建超紧的芯片上元透镜的有效性,用于光聚焦和模式大小转换.
主要方法:
- 基于传统单元细胞的设计与整体拓优化.
- 利用芯片上的元透镜进行超短距离的光操纵.
- 模式大小挤压的实验实现.
主要成果:
- 在超短的逐渐缩小区域 (8微米和5微米) 中,实现了近20倍的模式大小挤压.
- 在制造的元镜头中证明了低插入损失和宽带性能.
- 通过整体优化验证了违反局部周期性近似的补偿.
结论:
- 提出的层次逆向设计方法有效地解决了传统超材料设计中的挑战.
- 这种方法使得在光纤通信,传感和光学计算中的应用中实现了灵活的芯片上波浪控制和光路由.
