JP2022110029A - 平面デバイスを用いた偏光および波面の同時制御 - Google Patents
平面デバイスを用いた偏光および波面の同時制御 Download PDFInfo
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Abstract
Description
張し、2015年1月30日付けの米国出願第14/610,862号に関連しており、
当該出願の全開示を参照により本願の内容に援用する。
本発明は、陸軍研究所によって付与された交付番号W911NF-14-1-0345
の下で連邦政府の支援を受けてなされたものである。連邦政府は本発明の一定の権利を有
する。
光および波面の同時制御に関連する。
態を示し、例示的な実施形態の説明とともに本開示の原理および実施を説明する役割を果
たす。
の4回非対称の電磁散乱素子の配列と、を備えるデバイスであって、前記4回非対称の電
磁散乱素子は、前記基板よりも高い屈折率を有する。
磁波の所望の偏光および位相シフトを決定するステップであって、前記デバイスは、基板
と、前記基板上の4回非対称の電磁散乱素子の配列とを備え、前記電磁散乱素子は前記基
板よりも高い屈折率を有するステップと、前記散乱された電磁波のジョーンズ行列を計算
するステップと、前記ジョーンズ行列に従って、各4回非対称の電磁散乱素子の長軸、短
軸、高さ、及び前記長軸の方向を決定するステップと、各4回非対称の電磁散乱素子の前
記長軸、前記短軸、前記高さ、及び前記長軸の方向に従って、前記デバイスを組み立てる
ステップと、を有する方法である。
電磁波のジョーンズ行列を計算するステップであって、前記デバイスは、基板と前記基板
上の4回非対称の電磁散乱素子の配列とを備え、前記電磁散乱素子は、前記基板よりも高
い屈折率を有するステップと、各4回非対称の電磁散乱素子の長軸、短軸、高さ、及び前
記長軸の方向を、前記ジョーンズ行列に従って決定するステップと、各4回非対称の電磁
散乱素子の前記長軸、前記短軸、前記高さ、及び前記長軸の方向に従って前記デバイスを
組み立てるステップと、前記組み立てられたデバイスによって前記散乱された電磁波の偏
光および位相シフトを制御するステップと、を有する方法である。
動リターダ、偏光子、及び偏光ビームスプリッターを用いて変更され、位相はレンズ、曲
面ミラー、又は空間位相変調器を用いて成形され、振幅は中性濃度吸収フィルターまたは
反射フィルターを介して制御される。波動リターダ、偏光子、ビームスプリッター、レン
ズ、又は集光ミラーなどの一般的な光学コンポーネントの機能を再現するために、いくつ
かのメタ表面のプラットフォームが最近調査されている。しかしながら、いずれのプラッ
トフォームも、サブ波長サンプリングおよび高透過率で偏光および位相の両方を完全に制
御することはできていない。メタ表面のプラットフォームは、任意の偏光および位相分布
を有する入力ビームから、随意所望の物理的に許容可能な空間変化をする偏光および位相
分布を生成することができれば、偏光および位相を完全に制御することができる。 参考
文献[12~13]を、金属吸収損失については参考文献[11,14~15]を参照し
て、プラズモンのメタ表面は実証されているが、基本的な制約のために効果が限られてい
る。参考文献[10,16~19]を参照して、1次元の高コントラスト格子に基づくコ
ンポーネントは、より高い効率を有するが、格子線に沿った方向に正確な位相または偏光
プロファイルを実現するのに必要な高い空間分解能を提供しない。参考文献[2~3,9
~10,16,18,20~24]を参照して、大部分の平板素子は、位相制御のみを提供
するプラットフォームを使用して実現され、(ほとんどの場合、固定された入力偏光の場
合のみ)、または参考文献[5,11,25~28]を参照して、限られた偏光の変更能
力しか有しない。本開示のプラットフォームは、これらの制限を受けず、85%より高い
平均透過率を有する偏光および位相制御のための任意のデバイスを実現するための統一さ
れた枠組みを提供する。
光学コンポーネントは、波面または光の偏光の変更に基づいて作動する。薄い平板光学回
折素子は、従来の光学コンポーネントのいくつかの機能を達成することができ、その平面
形状に起因して、従来の微細加工技術を用いてチップ上に容易に製造することができる。
これらの平板光学素子は、オンチップ光学系を実現するためにカスケードすることもでき
る。位相(参考文献[1~3]を参照)、または偏光(参考文献[4~6]を参照)の変
更を達成するための平板回折光学素子のいくつかの異なる設計が提案されている。本開示
は、偏光および波面の制御を効率的に同時に達成する一般的な薄型回折光学デバイスの設
計および実施を説明する。
れる薄い平板回折光学素子を説明する。例えば、配列は、散乱体または散乱要素の各々が
配列内の他の散乱体と異なるように、異種の光散乱体を備えることができる。いくつかの
実施形態では、配列内における全ての散乱体が異種であるわけではない。例えば、配列は
、楕円形の素子から形成されてもよい。いくつかの楕円形の素子は、他の楕円形の素子と
は異なる向きにあってもよい。例えば、楕円形の素子の長軸がその向きを示すものと考え
られる場合、散乱体の群を同じ方向に向けることができ、配列内における他の散乱体を異
なる方向に向けることができる。他の実施形態では、配列内の楕円形の素子の方向は、特
定の関数に従って変化し得る。例えば、隣接する素子の向きは、隣接する散乱素子が異な
る方向を向くように、小さな角度差で徐々に変化してもよい。このとき、遠隔の散乱体間
の配向の角度差は、隣接する散乱体に対して大きくなり得る。他の実施形態では、配向の
変化は、遠隔の散乱体が実質的に同じ方向に配向し、隣接する散乱体が異なる配向を有す
るように、周期的であってもよい。散乱体の配向は、所望の偏光および波面の制御に従っ
て調整することができる。他のパラメータについては、楕円形の散乱体の向きに代えて、
又はこれに加えて制御してよい。例えば、散乱体の寸法、材料、および形状は異なってい
てもよく、楕円形でなくてもよい。
および波面の任意の同時制御は、各散乱体が所望の偏光変換を行い、その位置に入射する
光に対して所望の位相シフトを誘起する時に達成され得る。本明細書にて開示されたデバ
イスは、非常に薄型であり、軽量であり、単一のリソグラフィー工程および標準的な微細
加工技術を使用して低コストで大量生産することができる。本明細書にて開示された一般
的な装置の特別な例には、波動リターダ、偏光ビームスプリッターおよびフォーカサー、
並びに、円筒型のビーム発生器およびフォーカサーが含まれる。
を有する材料で作られた潜在的に異種の散乱体の配列から構成される。配列の空間的な周
期は、デバイスの所望の動作波長よりも短くすることができる。散乱体の各々は、偏光依
存型の散乱応答を示す。散乱体は、例えば、散乱材料層とすることができる。
を使用することによって実現することができる。図1に示すように、基板(110)に面
直方向に入射する光(105)は、楕円形のシリコン柱(120)を通過する際に、位相
シフトおよび偏光の変更(115)を受ける。楕円柱の長軸または短軸に沿って直線偏光
された光の偏光は変化せず、位相シフトのみを受ける。従って、楕円柱は、複屈折を有す
る材料と効果上同様の挙動をする。複屈折は、光の偏光および伝播方向に依存する屈折率
を有する材料の光学特性である。この例では、基板と楕円柱とを備える構造体は、柱の光
学応答が入射光の偏光方向に応じて変化するので、異方性である。
ことによって、楕円柱の軸に沿った偏光方向を有する2つの直線偏光の電磁波に対して、
0~2πの全範囲における位相シフトを同時に得ることが可能である。図2のパネルaお
よびbは、x方向およびy方向に沿った軸を有するアモルファスシリコンの楕円柱の2つ
の径を変化させることによって、x方向およびy方向に沿ってそれぞれ偏光された光に対
して、位相シフトφxおよびφyの任意の組み合わせがどのようにして達成できるのかを
例示する。楕円柱の軸に対するx方向およびy方向は、図1に示す。図2のパネルcは、
φxおよびφyの全ての値に対して、平均透過が高い状態であることを示す。
よびφyの関数として、図1に示す楕円柱の径の色分けされたシミュレーション値を示す
。DxおよびDyは楕円形の径であり、φxおよびφyは、楕円柱を通過する際にx偏光
とy偏光の電磁波が受ける位相変化を表す。図2のパネルcは、パネルaおよびbに示さ
れた径を有する楕円柱を通る光の平均透過率の色分けされた値をφxおよびφyの関数と
して示す。aSi(アモルファスSi)柱(λ=1550nmでの屈折率3.43)は、
1230nmの高さであり、溶融シリカ基板上に載置される。他の実施形態では、異なる
寸法を柱に用いてもよい。
偏光および位相を達成することができる。面直方向の入射光に対する入力および出力光の
電場の一般的な関係は、ジョーンズ行列を用いて以下のように表される。
および
は、入力光の電場のx成分およびy成分であり、
および
は、出力光の電場のx成分およびy成分であり、Tは、2×2のジョーンズ行列である。
(1)式を満たす対称かつユニタリのジョーンズ行列の要素は、以下の方程式を用いて求
めることができる。
の入力光に対して、(2a)式、(2b)式、及び(2c)式を用いて求めたジョーンズ
行列は、以下の(3)式で与えられる。
かつユニタリであるので、以下の(4)式のように、固有ベクトルを用いて分解すること
ができる。
うに書くことが可能である。
o)を、(2)式から求めたジョーンズ行列を用いて、任意の入射場(Ei)から生成す
ることができ、ジョーンズ行列を(4)式に従って分解することができる。Vは角度θの
幾何学的な回転に相当するので、ジョーンズ行列(T)は、(図3のパネルaに示す)柱
の軸に沿って、角度θだけ反時計回りに回転し、楕円形の2つの軸に沿って偏光した電磁
波に対してφ1およびφ2の位相リタデーションを導入する楕円柱を用いることによって
実現することができる。
開示のデバイスの一例の上面図および3次元の図を示す。いくつかの実施形態では、デバ
イスは、入射光の偏光および位相を同時に形成する異なるサイズおよび向きを有する楕円
柱(305)の配列から構成される。
する)、並びにその回転角θを適切に選択することによって、任意の出力場を楕円柱の位
置にて発生させることができる。従って、周期的な格子の格子点に異種の楕円柱を配置す
ることによって、任意の偏光および位相の分布を生成することができる。本開示のデバイ
スの例の好ましい実施形態の概略図を図3のパネルbおよびcに示す。図3のパネルbお
よびcから分かるように、異なる径および配向を有する同じ高さの楕円柱は、任意の位相
および偏光の分布を生成することができる薄型の平坦なデバイスを生成する。
光された光をラジアル偏光された光に変換すると同時に光を集束させる。図4のパネルa
は、図3のデバイスを特徴付けるために用いらせる測定装置を示す。この装置は、カメラ
(410)、偏光子(415)、チューブレンズ(420)、対物レンズ(425)、お
よびファイバーコリメータ(430)を備える。
のラジアル偏光は、チューブレンズ(420)の後方にて、装置に偏光子を挿入すること
によって確認することができる。装置に挿入された偏光子を用いて測定された強度を図4
のパネルcに示す。図4のパネルcに示す矢印(445)は、偏光子(415)の透過軸
の方向を示す。入力ビーム(435)と出力ビーム(440)の偏光も図4に示す。
デバイスはメタ表面を備えることができる。メタ表面は、反射または透過における光の偏
光、位相、および振幅を局所的に変更する平面構造である。従って、参考文献[7,8]
を参照して、設計により制御された機能を有する平板光学コンポーネントをリソグラフィ
ーによりパターン化することが可能になる。透過型のメタ表面は、実際に使用されるほと
んどの光学系が透過モードで作動するので、特に重要である。参考文献[3,9-11]
を参照して、いくつかのタイプの透過型のメタ表面が実現されているが、透過効率が低い
か、偏光と位相との制御が限られている。本開示では、正確な設計に依存して、サブ波長
の空間分解能および実験的に測定された72%~97%の効率を有する偏光および位相の
完全な制御を提供する高コントラストの誘電性の楕円形のナノ柱に基づくメタ表面のプラ
ットフォームを説明する。このような完全な制御により、レンズ、位相板、波長板、偏光
子、ビームスプリッター、並びに、同じメタマテリアルのプラットフォームを用いた偏光
切替可能な位相ホログラム及び任意のベクトルビーム発生器のような大部分が自由空間で
ある透過光学素子の実現が可能になる。
のピクセル(515)で構成された一般的なメタ面の概略側面図(505)および上面図
(510)を示す。電場Ein(x,y)を有する面直方向に入射した光波の偏光および
位相は、ピクセルの設計に従って各ピクセルで変更される。各ピクセル(515)は、異
なる設計とすることができる。上面図(510)では、時間軸のある時点での出力透過光
Eout(x,y)の空間的に変化する電界と、各ピクセル(515)における偏光楕円
形が、それぞれ矢印(520)および破線の楕円(525)で示される。パネルbでは、
メタ表面の提案された実装の上面図が示される(530)。メタ表面は、同じ高さである
が、異なる径(DxおよびDy)および方位(θ)を有する楕円形のアモルファスシリコ
ン柱(535)から構成される。柱(535)は、六角形のユニットセル(ピクセル)の
中心に位置する。パネルbはまた、アモルファスシリコン柱(545)およびその拡大上
面図(540)の概略三次元図も示す。
択することもできる。空間的に変化する電場Einを有する光波はメタ表面に入射する。
各ピクセルを透過する光場Eoutの偏光楕円や位相は、ピクセルの設計によって任意に
制御することができる。非ゼロ次回折への光の回折を避け、高い開口数を有するレンズの
ような光学コンポーネントの実現に必要な高い偏光および位相の勾配を達成するためには
、各ピクセルが波長よりも小さい横寸法を有することが重要である。各ピクセルでの入力
波と出力波の電場の間の一般的な関係は、(1)式に従ってジョーンズ行列を用いて表さ
れる。高い透過率を有するメタ表面では、任意のEinは、対称かつユニタリなジョーン
ズ行列を使用して任意の所望のEoutに写像することができる。従って、メタ表面のプ
ラットフォームは、各ピクセルで任意のユニタリかつ対称ジョーンズ行列を実装できる場
合、偏光および位相の完全な制御を達成する。
ラットフォームは、溶融シリカ基板上に載置された異なるサイズおよび向きのアモルファ
スシリコンの楕円柱の単層配列から構成される。柱は、六角形のユニットセルの中心に配
置される。単純化された図では、各柱は、両側で切り取られ、低品質係数のファブリー・
ペロー共振器として作動する導波管と考えることができる。導波管の楕円形断面は、2つ
の楕円径に沿って偏光された導波モードの異なる有効屈折率をもたらす。その結果、各柱
は、透過光に偏光依存型の位相シフトを与え、その位相と偏光の両方を変更する。本明細
書(および参考文献[22]に記載されている)で考慮される動作範囲では、光は主に高屈
折率の柱内に閉じ込められ、低品質係数の共振器に弱く結合した挙動をする。従って、各
柱によって散乱された光は主に柱の幾何学的なパラメータの影響を受け、隣接する柱の寸
法および向きにはほとんど依存しない。結果として、格子の各ユニットセルは、図5のパ
ネルaに示す例と同様に、ピクセルとみなすことができる。
以前に研究されており、散乱体は強力な有効磁気双極子を有し、大きな前方散乱を示すこ
とが示されている。本開示では、単一の楕円柱の特性を研究する代わりに、弱く結合した
柱の周期的な配列の透過特性を調べるために異なるアプローチが採用される。このような
周期的な配列は、徐々に変化する柱から構成されるメタ表面の局所的な透過特性をより良
く近似する。周期的な配列のジョーンズ行列が、各ピクセルの局所的なジョーンズ行列を
近似するために用いられる。この近似は、本明細書では、偏光および位相の制御のための
高性能デバイスをうまく実現するために用いられ、従って、その正確さをさらに確証する
。
列した1つの楕円軸を用いて実現することができる。対称性のために、楕円軸の1つに沿
って直線偏光され、面直方向に入射した光波は、配列を通過するときに偏光は変化せず、
位相を獲得するのみである。配列によって、x偏光とy偏光(つまり、φxとφy)に与
えられた位相シフトは、楕円柱の径DxとDyの関数である。従って、配列は、主軸がx
方向およびy方向に沿った調節可能な複屈折を有する二次元材料として振舞う。位相(φ
xおよびφy)と強度透過係数(|tx|2および|ty|2)は、楕円の径の関数としてシ
ミュレーションによって決定できる。シミュレーションから、高透過率を維持しながらφ
xとφyのすべての組み合わせを達成するために必要な径DxとDyが、図2のパネルa
,b、または図19(または、動作波長に応じた他の同様のグラフ)から導出される。(
図2のパネルaなどの)Dxと(図2のパネルbなどの)Dyを適切に選択することによ
り、φxとφyの任意の組み合わせを同時に得ることができる。対応する強度透過係数(
|tx|2および|ty|2)は、すべてのφxとφyの値に対して87%よりも大きくなる
。高い透過性と組み合わせた完全な位相の有効範囲により、このような高性能なプラット
フォームが得られる。
らの軸の周りにすべての柱を回転させることによって、回転させることができる。これは
図6および図7にて確認することができ、これらの図は、軸を中心にして柱を回転させる
ことによって、同じ角度だけ配列全体を回転させることと近似的に同じジョーンズ行列要
素になることを示す。これは、(図6のパネルbに示すように)柱の内部の光学的エネル
ギーの閉じ込めの結果であり、参考文献[22]を参照して、これにより柱間の結合が弱
くなる。これはまた、楕円柱による偏光および位相の変換が局所的な効果とみなすことが
できることをさらに証明するものである。
の1つに整列した楕円の径の1つと、楕円柱を回転させるだけにより、または配列全体を
同じ角度θだけ回転させることにより第1の配列から得られた2つの配列(610,61
5)と、を有する配列(605)の概略図を示す。複屈折のため、回転した配列は、側面
図(620)に概略的に示されるように、入射するx偏光の光の一部をy偏光の光に変換
する。
ネルギー密度のシミュレーションを示す。黒の破線(625)は、柱の境界(上、630
:x‐y断面、底、635:x‐z断面)を示す。図7のパネルc、dは、θの関数とし
て図6に示す2つの配列のジョーンズ行列(TxxとTyx)の2つの要素のシミュレー
ション値を示す。プロットは、係数が両方のケースでほぼ同じであることを示す。
ン行列を実現するように設計され得るならば、偏光および位相の完全な制御を達成するこ
とができる。任意の対称かつユニタリなジョーンズ行列は、φxおよびφy、並びに材料
の主軸の1つとx軸との間の角度(θ)を自由に選択できる場合、複屈折のメタ表面を用
いて実現することができる。これらの自由度はすべて、柱の径DxおよびDyならびにそ
の面内の回転角θの選択によって、各ピクセルにおいて達成することができる。従って、
入射波面をサブ波長の格子でサンプリングし、適切な寸法および回転角を有する楕円柱を
格子位置に配置して、透過光に必要な位相および偏光の変化を与えることによって、空間
的に変化する任意の所望の偏光および位相プロファイルを生成することができる。提案し
たメタ表面のプラットフォームは逆格子ベクトルが光の波数よりも大きく、それ故、面直
方向の入射に近く、一次回折が存在しないので、入射波面と透過波面の両方をシリカと空
気の両方にてサブ波長の分解能でサンプリングする。
れる自由度は、多種多様な光学コンポーネントの実装を可能にする。このプラットフォー
ムの汎用性と高性能を実証するために、915nmの近赤外波長で作動する2つのカテゴ
リーの平板光学素子を製作し、特性を評価した。例示的なデバイスは、650nmの格子
定数を有する六角形の格子上に配置された、65~455nmの範囲の径を有する715
nmの高さのアモルファスシリコン柱からなる。第1のカテゴリーに属するデバイスは、
2つの直交入力偏光に対して2つの異なる波面を生成する。この機能は、デバイスが設計
された2つの直交偏光の偏光楕円形を変更せず、それらの掌性、つまりキラリティのみを
変更する場合に達成することができる。
のデバイスのシミュレーションおよび実験による測定結果、ならびに光学および走査電子
顕微鏡の画像を図8~10に示す。光のx偏光及びy偏光された部分を5°及び-5°だ
け偏向させる偏光ビームスプリッターを図8に示す。測定結果は、それぞれx偏光および
y偏光の入力光に対して72%および77%の効率をもたらした。測定された効率は、設
計し、製造した柱の径の間のわずかな差に起因して、対応するシミュレーション値(x偏
光の場合は89%、y偏光の場合は93%)よりも小さい。
を図9に示す。(入力パワーに対する所望のスポットに集束された光学パワーの比として
定義される)集束効率は、x偏光およびy偏光のそれぞれ対して80%および83%とし
て測定された。
を図10に示す。記録されたパターンは偏光と共に変化する。これは、このカテゴリーの
最も一般的なデバイスの形態であり、他のデバイスも同様の原理に基づいて構成すること
ができる。測定すると、x偏光およびy偏光の入射光に対して、このデバイスの効率は8
4%および91%であった。図8~図10に示す測定強度プロファイルは、カメラによっ
て検出された全透過光を示し、バックグラウンド除去は行っていない。
位相および偏光の分布を有する光を生成する。図11は、x偏光の入射ガウシアンビーム
をラジアル偏光のベッセルガウシアンビームに変換し、y偏光の入射ガウシアンビームを
アジマス偏光されたベッセルガウシアンビームに変換するデバイスを示す。測定すると、
x偏光およびy偏向の入射波に対して、それぞれ96%および97%の透過効率が得られ
た。異なる偏光投影の測定強度プロファイルも図11~13に示す。入射ガウシアンビー
ムの偏光が線形であるがx軸またはy軸に沿っていないとき、このデバイスによって一般
化された円筒状ベクトルビームが生成される。参考文献[32]を参照して、近年、円筒
状ベクトルビームは、高開口数のレンズで焦点を合わせるとフォーカスシェーピングとい
ったユニークな特徴を示すことが示されている。さらに、図11における同じデバイスは
、入力ビームのヘリシティに依存して、異なる軌道角運動量を有する光を生成する。つま
り、右および左円偏光の入力ビームは、それぞれがこのデバイスを通過すると、m=1お
よびm=-1の単位の軌道角運動量を獲得する。円筒状ベクトルビームの生成および集束
の両方を、本開示のプラットフォームに基づく単一のデバイスを用いて行うことができる
。ラジアル及びアジマス偏光された光を同時に生成および集束するこのようなデバイスを
図12に示す。図11に示すデバイスと同様、偏光変換のために、右手及び左手の偏光ビ
ームは、それらがデバイスを通過すると、±1単位の軌道角運動量を獲得する。その結果
、デバイスの位相プロファイルにexp(iφ)の形で正弦波依存を加えることによって
、デバイスを通過した後の右手および左手回りの円偏光の光の全軌道角運動量が、それぞ
れm=0、m=2となる。このような位相および偏光プロファイルを有するデバイスを図
13に示す。シミュレーションおよび測定結果から分かるように、右手回りの円偏光の入
射ビームは、ほぼ回折限界のスポットに集束され、一方、左手回りの円偏光のビームはド
ーナッツ形状の強度パターンに集束される。したがって、入射ビームの偏光を変化させる
ことによって焦点スポットの形状を変更することができる。これは、位相変調器を用いて
、入射ビームの偏光状態を迅速に切り替えることができるので、特に興味深い。
コンポーネントの組み合わせを使用することによってのみ(代替的に)達成することがで
きる。例えば、図9の偏光ビームスプリッター及びフォーカサーの機能を実現するために
、ウォラストンプリズムと注意深く整列した2つのレンズが必要である。図11~13に
示す偏光ベクトルビームを実現するには、参考文献[33]を参照して一般に干渉計、液晶
空間光変調器、または、参考文献[34]を参照して円錐ブリュースタープリズムが必要で
ある。提案したプラットフォームおよび設計技術により提供される光の偏光および位相プ
ロファイルを完全かつ同時に制御することにより、特定の用途に正確に合わせられた機能
性および着用可能な家電のような応用に必要とされるフォームファクターを有する新規な
光学コンポーネントの実現が可能となる。参考文献[35]を参照して、ほとんどの他の回
折光学素子と同様に、これらのデバイスは、設計波長の数%の光学帯域幅を有する。この
ように、光通信、単色イメージング、多光子顕微鏡などの狭い帯域の光源を用いる応用で
は、従来の光学系と直接置き換えることができる。本開示の理論的アプローチおよび設計
技術は一般的であり、他のタイプの散乱体および格子形状を有する同様のプラットフォー
ムにも、それらが2つの直交する偏光に対して完全かつ独立の位相の制御を提供する限り
適用できることを注意されたい。動作波長は、デバイスの寸法を調整することによって変
更することもできる。動作スペクトル帯域幅を拡張し、かつ同調性を提供する可能性があ
る光学非線形および利得を有する材料を使用することにより、さらなる改善が期待される
。これらのメタ表面は、湾曲した、又は可撓性の基板上にパターン化することもでき、従
って、コンフォーマルな光学デバイスを可能にする。
に、またはその一部に配置される。例えば、(2つのベクトルおよびそれらの角によって
表わされる)六角格子ベクトルを使用することができる。次いで、結晶の格子ベクトルと
同様に、ナノ柱の配列を格子ベクトルによって特定することができる。例えば、ベクトル
は、2つの隣接する柱間の距離、および格子ベクトル間の角度を与えることができる。結
晶中のセルが表わされると、ナノ柱の残りの配列またはその一部は、オリジナルのセルの
周期的な反復によって複製することができる。いくつかの実施形態では、各楕円柱の径は
、例えば図2のパネルaおよびbなどの波の偏光に関するシミュレーションから決定する
ことができる。例えば、x軸に沿った径は、(x軸方向に偏光された)x偏光波の偏光シ
ミュレーションから決定することができ、y軸に対しても同様に決定することができる。
に、周期的な六角形配列のx偏光およびy偏光の平面波の透過係数txおよびtyを、自
由に利用可能なソフトウェアパッケージを用いた厳密結合波解析(RCWA)法を用いて
計算した。シミュレーションはλ=915nmで行った。アモルファスシリコン柱(91
5nmでの屈折率3.56)は、715nmの高さであり、溶融シリカ基板上にある。こ
れらの透過係数は、格子定数aが650nmである0.1a~0.7aの範囲内の楕円径
DxとDyの全ての相互値に対して計算した。面直方向の入射については、λ1=nSi
O√3/2a=816nmより長い波長で、空気と溶融シリカの両方で配列は非回折性で
ある。次に、位相φx及びφyのすべての組み合わせに対して計算された透過係数を用い
て、平均二乗誤差を最小にする径Dx及びDyを求めた。
加させるため、動作波長に近い共振を有しないことに留意されたい。図6,7に示すシミ
ュレーション結果は、楕円柱の径を300および150nmとしてRCWA法を用いて計
算した。
えるデバイスを設計するために、所望のパターンをデバイスの平面に逆方向に伝播させて
、逆方向に伝播した波と入射波との間の位相差を求めることによって、所望のパターンを
生成する最適な位相プロファイルを最初に決定する。この方法は、参考文献[22]にて
説明される。両方の偏光に対して所望の位相プロファイルを求めた後、格子サイトでプロ
ファイルをサンプリングし、必要な位相を送信ビームに与える大径および小径の楕円柱を
それらのサイトに配置する。
のプロファイルから空間的に変化する所望の光波を生成するように設計される。格子サイ
トにおける入力および出力光波を最初にサンプリングし、次にジョーンズ行列を計算し、
その固有値および固有ベクトルに分解して、楕円の軸(すなわちφxおよびφy)および
回転角度θに沿って偏光された波に対する所望の位相シフトを決定する。最後に、図2か
ら、楕円柱の径を求め、目標のφxおよびφyの位相シフトを課し、それらをθだけ反時
計回りに回転させ、それらを対応する格子サイトに配置することによって、楕円柱の径を
求めることができる。
偏光および位相の変換を行うと仮定することによって計算された。これらのシミュレーシ
ョンでは、入力光は、対応する測定で使用された照射ビーム半径と同じビーム半径(図8
に示すデバイスでは35μm、図9~13に示すデバイスでは80μm)を有する均一に
偏光したガウシアンビームの形態であると仮定した。参考文献[37]を参照して、出力
光は、デバイスによる理想的な偏光および位相の変換を仮定して、矩形グリッド上の各点
で計算され、次いで、平面波展開法を用いて関心平面に伝播した。
で5%のシラン混合物を用いたプラズマCVD法(PECVD)を用いて、715nmの
水素化アモルファスシリコンの層を堆積させた。次いで、電子ビームリソグラフィー中の
帯電を避けるために、正の電子ビームレジスト(300nm、ZEP‐520a)を、約
60nmの水溶性帯電防止導電性ポリマー(aquaSave、三菱レーヨン)とともに
スピンコートした。電子ビームリソグラフィーを用いてこのパターンをレジスト上に書き
込み、帯電防止層を水中で除去し、レジスト現像剤(ZED-N50、Zeon Che
micals)でパターンを現像した。現像されたレジスト上に厚さ70nmの酸化アル
ミニウム層を堆積し、レジストを剥離することによってパターン化した。その後、パター
ニングされた酸化アルミニウムは、SF6とC4F8との3:1の混合物中でアモルファ
スシリコンをドライエッチングするためのハードマスクとして使用した。最後に、80℃
に加熱した水酸化アンモニウムと過酸化水素の1:1の混合物を用いて酸化アルミニウム
マスクを除去した。
ング中に起こり得るアンダーカッティングのような系統的な製造誤差を補償するために、
図8~13に示す各デバイスに対して、一連のデバイスが、すべての柱の径が最適設計値
から5nmのステップで均一にバイアスされて製造された。異なる径を有するデバイスの
特徴付けの結果は、デバイスの機能性が意図的に導入されたこれらの系統的な誤差によっ
てそれほど深刻な影響を受けなかったことを示した。柱の径の5nmの誤差ごとに、最大
値から約3%だけデバイスの効率が低下した。
成するようにコリメートされた、915nmのファイバー結合された半導体レーザからの
光を含む装置を用いて特徴づけられる。ファイバー出力をコリメートして、デバイスの半
径よりも小さいビーム半径を有するガウシアンビームを生成するために、ファイバーコリ
メーターパッケージ(Thorlabs F220APC-780)をレンズ(図8に示
すデバイスの測定については、10cmの焦点距離を有するThorlabs LB16
76-b、図9~13に示すデバイスについては、20cmの焦点距離を有するThor
labs LB1945-b)と共に用いた。サンプル上の照射ビーム半径は、レンズと
サンプルとの間の距離を変えることによって調整した。測定面における出力光の偏向部分
と非偏向部分との重なりを避けるために、ビーム半径は約35μmに設定して図8に示す
装置を測定した。ほとんどのデバイスの物理的口径を満たすために、照明ビーム半径は、
図9~13にて報告した他のすべての測定で80μmに設定した。
CoolSNAP K4、Photometrics)は、オーダーメイドの顕微鏡を備
える。異なる倍率を達成するために、3つの異なる対物レンズを使用した。図8に示す測
定結果は、a×20の対物レンズ(Olympus UMPlanF1、NA=0.4)
を用いて得られたものであり、図9~11に示す結果は、a×50の対物レンズ(Oly
mpus LCPlan N、NA=0.65)を用いて記録したものであり、図12~
13に示す結果は、a×100の対物レンズ(Olympus UMPlanF1、NA
=0.95)を用いて得たものである。各対物レンズの顕微鏡全体の倍率は、既知の特徴
的サイズを持つキャリブレーションサンプルをイメージングすることによって検出した。
偏光子(Thorlabs LPNIR050-MP)を装置に挿入して、入射光(装置
を取り外した後)および出力光の偏光を確認した。図8および図11~13に示すデバイ
スの効率値を、カメラ上の光強度(すなわち、図8~図13に示す測定強度プロファイル
)を積分し、ダークノイズを減算し、それをデバイスを取り外したときに記録された積分
強度に正規化することによって得た。図8に示すデバイスについては、出力光の偏向部分
の強度のみを効率計算に用いた。
た径25μmのピンホール(Thorlabs P25S)を含み、2つの焦点のうちの
1つに集束された光のみがそれを通過するように位置合わされた。報告されている効果を
得るために、パワーメータ(Thorlabs S122Cのパワーセンサを有するTh
orlabs PM100D)を用いて、ピンホールを通過した光パワーを測定し、デバ
イスの前に測定した入射ビームのパワーで割った。
る必要条件は、(2a)式、(2b)式、(2c)式を用いて計算される。ジョーンズ行
列Tの4つの要素は、(2b)式の左辺の行列の行列式がゼロでない場合に一意に求まる
。従って、EinをEoutにマッピングするように設計されたデバイスは、偏光がEi
nに直交する光波を、Eoutに直交する偏光の光波に変換する。例えば、x偏光の入力
光からラジアル偏光された光を生成するように設計された光学素子は、y偏光の入力光か
らアジマス偏光も生成する。
=exp(iφ)Ein*となる。但し、φは任意の位相である。この特殊なケースは、
入力光の偏光楕円を保存し、その掌性(ヘリシティ)を切り替え、それに位相シフトを課
すデバイスに対応する。この場合、T行列は、(2a)式から一意に決定されず、デバイ
スの動作に直交偏光の位相プロファイルのような追加の条件を課すことができる。従って
、2つの直交入力偏光に対して2つの異なる位相プロファイルを実現するように、デバイ
スを設計することができる。
径を有する単一の715nmの高さの円形アモルファスシリコン柱による光散乱について
、概略図(1405)および有限要素シミュレーション結果(1410)が示されている
。シミュレーション結果は、xz及びyz平面上の単一のアモルファスシリコン柱によっ
て散乱された光の対数目盛でのエネルギー密度を示す。エネルギー密度は、915nmの
x偏光された入射平面波のエネルギー密度に規格化されている。
19のデータを導出するために用いられる。楕円柱の周期的な配列に対するx、y偏光の
光波の強度透過係数(|tx|2および|ty|2)と透過係数の位相(φx、φy)を柱の
径の関数として図19に示す。当業者であれば、図2および図19は、異なる波長につい
ての例示であり、所望の動作波長に応じて同様のグラフを適切に計算することができるこ
とを理解することができる。
mの動作波長において0.6の開口数(NA)を有するレンズについての理論的な回折限
界焦点スポット(エアリーディスク)が示されている。挿入図は破線に沿った強度を示す
。パネルbでは、図13に示すデバイスが右円偏光された915nmの光で均一に照らさ
れるとき、デバイスに対して測定された焦点スポットを示す。パネルcでは、測定された
強度が破線(1605)に沿って示され、その最小二乗エアリーパターンフィットは0.
58のNAを有する。
過スペクトルを示す。図2に模式的に示す周期的な配列について、強度透過係数の波長依
存性と、x偏光およびy偏光の光波の透過係数の位相が示されている。スペクトルは、(
1705、100nm、200nm)、(1710、180nm、200nm)、(17
15、150nm、300nm)、(1720、185nm、230nm)の組合せの異
なる(Dx、Dy)を有する少数の配列について示される。これらの配列の対応する位相
シフト値および柱の径は、図18のDxおよびDyのグラフに示される。所望の動作波長
(λ=915nm)は、スペクトルプロット内に赤色の破線の垂直線で示され、周期的な
配列のいずれの共振とも重複しない。
る。図19に示すデータは、915nmの波長を示す。図19のパネルaでは、光散乱体
の例示的な配列が、例えば六方格子配列(1905)で示されている。六方格子(190
5)では、第1の格子ベクトル(1910)と第2の格子ベクトル(1915)が配列の
周期構造を定義する。図19に示すデータが915nmの波長を指す一方で、図2に示す
データが1550nmの波長を指すが、パネルaおよびbにおけるデータは、図2につい
て上述したものと同様である。図19のパネルbおよびcは、それぞれx偏光およびy偏
光の光波に対して、φxおよびφyの位相シフトを達成するための楕円柱の径(Dxおよ
びDy)についてシミュレーションした色分けされた値がプロットされている。パネルa
に示すように、x偏光およびy偏光の光波にφxおよびφyの位相シフトを与える周期的
な配列を実現するために、xに沿った楕円柱の径(すなわち、Dx)は、パネルbから得
られ、yに沿った対応する径(すなわち、Dy)は、パネルcから得られる。
る強度透過係数のシミュレーションした色分けされた値を示す。パネルdのデータはtx
を指し、一方で、パネルeのデータはtyを指し、それぞれx偏光及びy偏光の光に対す
る透過係数の振幅を表わす。図19は、915nmの動作波長、650nmの格子定数、
及び715nmのアモルファスシリコン柱の高さを指す。
いることである。4回の回転対称性は、幾何学的形状が90度の回転のもとで変化しない
という事実を指す。従って、4回の回転対称性が欠如していることは、90度の回転のも
とで形状が変化することを意味する。楕円柱は2回の回転対称性を有するが、4回の回転
対称性を欠いている。4回の回転対称性が欠如すると、x偏光及びy偏光の電磁波に対し
て、本開示で説明した配列の偏光依存型の散乱応答が可能になる。従って、4回の回転対
称性を欠いている他の形状も、本開示で説明したような配列を作製するために用いること
ができる。例えば、菱形または長方形の構造を用いることができる。形状が4回の回転対
称性を欠いているという事実に言及するために、本開示では「4回非対称」という用語を
用いて光散乱体に言及することができる。
菱形(2005)の柱の断面の例を示す。いくつかの実施形態では、異なる形状の混合物
を用いることもできる。楕円形のシリンダーの場合と同様に、4回非対称の柱またはシリ
ンダーを指す場合、長軸および短軸を定義することができ、同様に柱の向きも長軸に基づ
いて定義することができる。
り、一方で、UV範囲は、通常10nm~380nmの波長である。本開示のデバイスは
、いくつかの実施形態で、マイクロ波とUVとの間の波長範囲で作動することができる。
いくつかの実施形態では、特定の動作波長範囲に応じて柱の径を選択することができる。
従って、本開示の光学素子は、波長が光学範囲の外に有り得る事実を表わすために、電磁
素子と称することができる。
学的形状を用いることができる。例えば、シリンダーの代わりに、ピラミッドを用いるこ
とができる。従って、本開示の方法およびデバイスは、シリンダー、ピラミッド、及び円
錐台等の4回非対称の物体に関する。
々な変更をすることができることを理解されたい。従って、以下の特許請求の範囲の範囲
内である限り、他の実施形態も含まれる。
説明として当業者に提供されており、本発明の範囲を限定することを意図するものではな
い。
明な変更は、添付の特許請求の範囲内にあることが意図されている。本明細書において言
及された全ての特許および刊行物は、本開示が関係する当業者の技術水準を示す。この開
示に引用されている全ての参考文献は、各参考文献が参照によりその全体が個々に援用さ
れるのと同様に、参照により組み込まれる。
きることを理解されたい。本明細書で用いる用語は、特定の実施形態のみを説明するため
のものであり、限定することを意図するものではないことも理解されたい。本明細書およ
び添付の特許請求の範囲で使用されているように、単数形「a」、「an」および「th
e」には、明確に指示しない限り複数の指示対象が含まれる。明確に指示しない限り、「
複数」という用語は2つ以上の指示対象を含む。他に定義されない限り、本明細書で用い
る全ての技術用語および科学用語は、本開示が関係する当業者によって一般的に理解され
るのと同じ意味を有する
組み込まれる。
[参考文献]
1.Astilean, S., et al., High-efficiency subwavelength diffractive element patt
erned in a high- refractive-index material for 633 nm. Optics Letters, 1998. 23:
p. 552.
2.Warren, M.E., et al., High-efficiency subwavelength diffractive optical elem
ent in GaAs for 975 nm.Optics Letters, 1995. 20: p. 1441.
3.Vo,S., et al., Sub-wavelength Grating Lenses witha Twist. IEEE Photonics Tec
hnology Letters, 2014. 26: p. 1-1.
4.Flanders, D.C., Submicrometer periodicity gratings as artificial anisotropic
dielectrics. Applied Physics Letters, 1983. 42: p. 492.
5.Mutlu, M., etal., Experimental realization of a high-contrast gratingbased b
roadband quarter- wave plate. Optics express, 2012. 20: p. 27966-73.
6.Yu, N., et al., A broadband, background-free quarter-wave plate bas
ed on plasmonic metasurfaces. Nano letters, 2012. 12: p. 6328-33.
7.Kildishev, A. V., Boltasseva, A. & Shalaev, V. M. Planar photonics with meta
surfaces. Science 339, 1232009 (2013).
8.Yu, N. & Capasso, F. Flat optics with designer metasurfaces. Nature Mater. 1
3, 139-150 (2014).
9.Yu, N. et al. Light propagation with phase discontinuities: generalized laws
of reflection and refraction. Science 334, 333-337 (2011).
10.Lin, D., Fan, P., Hasman, E. & Brongersma, M. L. Dielectric gradient metas
urface optical elements. Science 345, 298-302 (2014).
11.Lin, J., Genevet, P., Kats, M. A., Antoniou, N. & Capasso, F. Nanostructur
ed holograms for broadband manipulation of vector beams. Nano Lett. 13, 4269-427
4 (2013).
12.Monticone, F., Estakhri, N. M. & Alu, A. Full control of nanoscale optical
transmission with a composite metascreen. Phys. Rev. Lett. 110, 203903 (2013).
13.Arbabi, A. & Faraon, A. Fundamental limits of ultrathin metasurfaces. Prep
rint at http://arXiv.org/abs/1411.2537 (2014).
14.Aieta, F. et al. Aberration-free ultrathin flat lenses and axicons at tele
com wavelengths based on plasmonic metasurfaces. Nano Lett. 12, 4932-4936 (2012)
.
15.Pfeiffer, C. & Grbic, A. Cascaded metasurfaces for complete phase and pola
rization control. Appl. Phys. Lett. 102, 231116 (2013).
16.Fattal, D., Li, J., Peng, Z., Fiorentino, M. & Beausoleil, R. G. Flat diel
ectric grating reflectors with focusing abilities. Nature Photon. 4, 466-470 (20
10).
17.Lu, F., Sedgwick, F. G., Karagodsky, V., Chase, C. & Chang-Hasnain, C. J.
Planar high-numerical-aperture low-loss focusing reflectors and lenses using sub
wavelength high contrast gratings. Opt. Express 18, 12606-12614 (2010).
18.Klemm, A. B. et al. Experimental high numerical aperture focusing with hig
h contrast gratings. Opt. Lett. 38, 3410-3413 (2013).
19.Aieta, F., Kats, M. A., Genevet, P. & Capasso, F. Multiwavelength achromat
ic metasurfaces by dispersive phase compensation. Science 347, 1342-1345 (2015).
20.Lalanne, P., Astilean, S., Chavel, P., Cambril, E. & Launois, H. Design an
d fabrication of blazed binary diffractive elements with sampling periods smalle
r than the structural cutoff. J. Opt. Soc. Am. A 16, 1143-1156 (1999).
21.Arbabi, A. et al. Controlling the phase front of optical flber beams using
high contrast metastructures. OSA Technical Digest, STu3M.4 (Optical Society of
America, 2014).
22.Arbabi, A., Horie, Y., Ball, A. J., Bagheri, M. & Faraon, A. Subwavelength
-thick lenses with high numerical apertures and large efflciency based on high c
ontrast transmitarrays. Nature Commun. 6, 7069 (2015).
23.West, P. R. et al. All-dielectric subwavelength metasurface focusing lens.
Opt. Express 22, 26212 (2014).
24.Decker, M. et al. High-efflciency dielectric Huygens surfaces. Adv. Opt. M
ater. 3, 813-820 (2015).
25.Kikuta, H., Ohira, Y. & Iwata, K. Achromatic quarter-wave plates using the
dispersion of form birefringence. Appl. Opt. 36, 1566-1572 (1997).
26.Schonbrun, E., Seo, K. & Crozier, K. B. Reconflgurable imaging systems usi
ng elliptical nanowires. Nano Lett. 11, 4299-4303 (2011).
27.Yang, Y. et al. Dielectric meta-reflectarray for broadband linear polariza
tion conversion and optical vortex generation. Nano Lett. 14, 1394-1399 (2014).
28.Zhao, Y., Belkin, M. A. & Alu, A. Twisted optical metamaterials for planar
ized ultrathin broadband circular polarizers. Nature Commun. 3, 870 (2012).
29.Garcia-Etxarri, A. et al. Strong magnetic response of submicron silicon pa
rticles in the infrared. Opt. Express 19, 4815-4826 (2011).
30.Evlyukhin, A. B., Reinhardt, C. & Chichkov, B. N. Multipole light scatteri
ng by nonspherical nanoparticles in the discrete dipole approximation. Phys. Rev
. B 84, 235429 (2011).
31.Spinelli, P., Verschuuren, M. A. & Polman, A. Broadband omnidirectional an
tireflection coating based on subwavelength surface Mie resonators. Nature Commu
n. 3, 692 (2012).
32.Zhan, Q. Cylindrical vector beams: from mathematical concepts to applicati
ons. Adv. Opt. Photon. 1, 1-57 (2009).
33.Phelan, C. F., Donegan, J. F. & Lunney, J. G. Generation of a radially pol
arized light beam using internal conical diffraction. Opt. Express 19, 21793-218
02 (2011).
34.Kozawa, Y. & Sato, S. Generation of a radially polarized laser beam by use
of a conical Brewster prism. Opt. Lett. 30, 3063 (2005).
35.Swanson, G. J. Binary optics technology: the theory and design of multi-le
vel diffractive optical elements. Technical Report 845 (Massachusetts Institute
of Technology, DTIC, 1989).
36.Liu, V. & Fan, S. S4: a free electromagnetic solver for layered periodic s
tructures. Comput. Phys. Commun. 183, 2233-2244 (2012).
37.Born, M. & Wolf, E. Principles of Optics (Cambridge Univ. Press, 1999).
38.Arbabi et al., Dielectric metasurfaces for complete control of phase and p
olarization with subwavelength spatial resolution and high transmission, Nature
Nanotechnology (2015) doi:10.1038/nnano.2015.186
Claims (17)
- 基板と、
前記基板上の4回非対称の電磁散乱素子の配列と、
を備えるデバイスであって、
前記4回非対称の電磁散乱素子は、前記基板よりも高い屈折率を有するデバイス。 - 前記基板はシリカでできており、前記4回非対称の電磁散乱素子はアモルファスシリコ
ンでできている、請求項1に記載のデバイス。 - 前記4回非対称の電磁散乱素子は、4回非対称のシリンダーである、請求項1または2
に記載のデバイス。 - 前記4回非対称のシリンダーは、偏光依存型の散乱応答を有する、請求項3に記載のデ
バイス。 - 前記4回非対称のシリンダーの長軸は、所望の偏光依存型の散乱応答に従って指向され
る、請求項3または4に記載のデバイス。 - 前記4回非対称のシリンダーは、第1群および第2群の4回非対称のシリンダーを備え
、前記第1群は、前記第2群の長軸とは異なる方向に指向された長軸を有する、請求項3
~5のいずれか一項に記載のデバイス。 - 前記4回非対称のシリンダーの1つ以上の長軸、短軸、長軸方向、及び高さは、所望の
偏光依存型の散乱応答に従って構成される、請求項3または4に記載のデバイス。 - 前記4回非対称のシリンダーの1つ以上の長軸、短軸、長軸方向、及び高さは、前記長
軸または前記短軸に平行な偏光で前記デバイスに入射した電磁波が、前記デバイスの出射
後に、不変の偏光を有するが、シフトした位相を有するように構成される、請求項3また
は4に記載のデバイス。 - 前記4回非対称のシリンダーは、楕円形、長方形、または菱形である、請求項3に記載
のデバイス。 - 前記4回非対称のシリンダーの長軸、短軸、長軸方向、及び高さは、前記デバイスに入
射し、前記デバイスから出射する電磁波に対するジョーンズ行例に従って決定される、請
求項8に記載のデバイス。 - 前記4回非対称の電磁散乱素子の寸法は、前記デバイスの動作波長の範囲に従って選択
される、請求項1~10のいずれか一項に記載のデバイス。 - デバイスにより散乱された電磁波の所望の偏光および位相シフトを決定するステップで
あって、前記デバイスは、基板と、前記基板上の4回非対称の電磁散乱素子の配列とを備
え、前記電磁散乱素子は、前記基板よりも高い屈折率を有するステップと、
前記散乱された電磁波のジョーンズ行列を計算するステップと、
前記ジョーンズ行列に従って、各4回非対称の電磁散乱素子の長軸、短軸、高さ、及び
前記長軸の方向を決定するステップと、
各4回非対称の電磁散乱素子の前記長軸、前記短軸、前記高さ、及び前記長軸の方向に
従って、前記デバイスを組み立てるステップと、
を有する方法。 - 前記4回非対称の電磁散乱素子はアモルファスシリコンでできており、前記基板はシリ
カでできている、請求項12に記載の方法。 - 前記4回非対称の電磁散乱素子は、楕円形、長方形、又は菱形である、請求項12また
は13に記載の方法。 - デバイスによって散乱された電磁波のジョーンズ行列を計算するステップであって、前
記デバイスは、基板と前記基板上の4回非対称の電磁散乱素子の配列とを備え、前記電磁
散乱素子は、前記基板よりも高い屈折率を有するステップと、
各4回非対称の電磁散乱素子の長軸、短軸、高さ、及び前記長軸の方向を、前記ジョー
ンズ行列に従って決定するステップと、
各4回非対称の電磁散乱素子の前記長軸、前記短軸、前記高さ、及び前記長軸の方向に
従って前記デバイスを組み立てるステップと、
前記組み立てられたデバイスによって前記散乱された電磁波の偏光および位相シフトを
制御するステップと、
を有する方法。 - 前記4回非対称の電磁散乱素子はアモルファスシリコンでできており、前記基板はシリ
カでできている、請求項15に記載の方法。 - 前記4回非対称は、楕円形、長方形、又は菱形である、請求項15または16に記載の
方法。
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Families Citing this family (51)
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---|---|---|---|---|
US9664907B2 (en) * | 2014-07-21 | 2017-05-30 | Applied Materials Israel Ltd. | Optical element for spatial beam shaping |
US9995930B2 (en) | 2015-04-08 | 2018-06-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Focusing device comprising a plurality of scatterers and beam scanner and scope device |
US11994671B2 (en) | 2015-04-08 | 2024-05-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Focusing device comprising a plurality of scatterers and beam scanner and scope device |
US11378797B2 (en) | 2015-04-08 | 2022-07-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Focusing device comprising a plurality of scatterers and beam scanner and scope device |
EP3112924B1 (en) * | 2015-06-30 | 2021-07-28 | ams AG | Optical hybrid lens and method for producing an optical hybrid lens |
JP6748197B2 (ja) | 2015-09-23 | 2020-08-26 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングOsram Opto Semiconductors GmbH | コリメート・メタレンズ及びこれを組み込む技術 |
US11231544B2 (en) | 2015-11-06 | 2022-01-25 | Magic Leap, Inc. | Metasurfaces for redirecting light and methods for fabricating |
US10591643B2 (en) * | 2015-11-20 | 2020-03-17 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Light-field imaging using a gradient metasurface optical element |
US10983275B2 (en) * | 2016-03-21 | 2021-04-20 | The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate | Method and apparatus for optical waveguide-to-semiconductor coupling for integrated photonic circuits |
WO2018009258A2 (en) * | 2016-04-08 | 2018-01-11 | President And Fellows Of Harvard College | Super-dispersive off-axis meta-lenses for high resolution compact spectroscopy |
AU2017260208B2 (en) | 2016-05-06 | 2021-09-23 | Magic Leap, Inc. | Metasurfaces with asymetric gratings for redirecting light and methods for fabricating |
EP3504566A4 (en) * | 2016-08-24 | 2020-04-22 | President and Fellows of Harvard College | ANY POLARIZATION-SWITCHABLE META SURFACE |
US10642056B2 (en) * | 2016-10-19 | 2020-05-05 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA—Recherche et Développement | Multispectral or hyperspectral imaging and imaging system based on birefringent subwavelength resonating structure |
CN106374232B (zh) * | 2016-10-26 | 2019-04-12 | 中国人民解放军空军工程大学 | 超宽带微波涡旋超表面及其宽带设计方法 |
KR101852338B1 (ko) | 2017-01-02 | 2018-04-27 | 한국표준과학연구원 | 칩 스케일 원자시계의 물리적 모듈 |
JP7155129B2 (ja) | 2017-01-27 | 2022-10-18 | マジック リープ, インコーポレイテッド | メタ表面のための反射防止コーティング |
IL295913B2 (en) | 2017-01-27 | 2024-03-01 | Magic Leap Inc | Diffraction gratings produced using a surface cell with differently oriented nano-rays |
US10838110B2 (en) * | 2017-03-03 | 2020-11-17 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Metasurface optical coupling elements for a display waveguide |
US11705639B2 (en) | 2017-03-13 | 2023-07-18 | Brown University | Artificial dielectric isolator for THz radiation |
US10613254B2 (en) | 2017-05-24 | 2020-04-07 | Uchicago Argonne, Llc | Ultrathin, polarization-independent, achromatic metalens for focusing visible light |
US10324314B2 (en) * | 2017-05-24 | 2019-06-18 | Uchicago Argonne, Llc | Ultra-flat optical device with high transmission efficiency |
KR20200008630A (ko) | 2017-05-24 | 2020-01-28 | 더 트러스티스 오브 콜롬비아 유니버시티 인 더 시티 오브 뉴욕 | 분산 설계된 유전성 메타표면에 의한 광대역 수색성의 평평한 광학 부품 |
US10782464B1 (en) * | 2017-08-09 | 2020-09-22 | Quantum Valley Investment Fund LP | Generating a lattice of optical spin-orbit beams |
KR20200047612A (ko) * | 2017-08-31 | 2020-05-07 | 메탈렌츠 인코포레이티드 | 투과성 메타표면 렌즈 통합 |
EP3460561A1 (en) * | 2017-09-26 | 2019-03-27 | Thomson Licensing | Device for deviating and focusing light |
EP3477363B1 (en) | 2017-10-31 | 2022-04-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Optical modulating device and apparatus including the same |
CA3084438A1 (en) | 2017-12-04 | 2019-06-13 | California Institute Of Technology | Metasurface-assisted 3d beam shaping |
EP3543665A1 (en) | 2018-03-21 | 2019-09-25 | Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | Optical device and spectrometer comprising such a device |
KR102049749B1 (ko) * | 2018-03-22 | 2020-01-08 | 포항공과대학교 산학협력단 | 유전체 기반 메타표면 홀로그램 장치 및 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 |
US10720993B2 (en) * | 2018-05-11 | 2020-07-21 | Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Commerce | Metasurface optical pulse shaper for shaping an optical pulse in a temporal domain |
EP3793934A4 (en) * | 2018-05-15 | 2021-12-29 | The Administrators of The Tulane Educational Fund | Refractive-index sensor and method |
WO2020068844A1 (en) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | President And Fellows Of Harvard College | Broadband achromatic polarization-insensitive metalens with anisotropic nanostructures |
KR102670423B1 (ko) | 2018-10-22 | 2024-05-28 | 캘리포니아 인스티튜트 오브 테크놀로지 | 3d 엔지니어링된 재료에 기반한 컬러 및 다중-스펙트럼 이미지 센서 |
US10921182B2 (en) | 2018-10-31 | 2021-02-16 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited | Polarization independent optoelectronic device and method |
KR20200092525A (ko) | 2019-01-24 | 2020-08-04 | 삼성전자주식회사 | 고정 위상 변조기를 구비한 광신경망 장치 |
WO2020185832A1 (en) * | 2019-03-12 | 2020-09-17 | Magic Leap, Inc. | Method of fabricating display device having patterned lithium-based transition metal oxide |
WO2020227000A1 (en) | 2019-05-03 | 2020-11-12 | California Institute Of Technology | Metasurface imager for quantitative phase gradient detection |
US11978752B2 (en) | 2019-07-26 | 2024-05-07 | Metalenz, Inc. | Aperture-metasurface and hybrid refractive-metasurface imaging systems |
US11239276B2 (en) | 2019-10-18 | 2022-02-01 | California Institute Of Technology | CMOS color image sensors with metamaterial color splitting |
CN112379514B (zh) * | 2020-10-30 | 2022-09-27 | 江苏宇迪光学股份有限公司 | 一种偏振无关的超透镜及其设计方法 |
CN112421227B (zh) * | 2020-11-23 | 2021-11-16 | 西安电子科技大学 | 一种具有极化旋转特性的宽频带双层金属透射阵列天线 |
KR20220077724A (ko) * | 2020-12-02 | 2022-06-09 | 삼성전자주식회사 | 메타 표면을 이용한 디스플레이 장치 |
EP4268009A1 (en) * | 2020-12-28 | 2023-11-01 | President And Fellows Of Harvard College | Jones matrix holography with metasurfaces |
WO2022271277A1 (en) * | 2021-06-21 | 2022-12-29 | Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona | Acquision of polarimetric characteristics with improved computational efficiency |
CN113589418B (zh) * | 2021-08-03 | 2023-03-31 | 上海理工大学 | 基于仿生学的圆偏振检测集成器件及其制作方法 |
US11775021B2 (en) * | 2021-08-17 | 2023-10-03 | Apple Inc. | Moisture-insensitive optical touch sensors |
US20230095994A1 (en) * | 2021-09-29 | 2023-03-30 | Visera Technologies Company Limited | Meta optical device, optical system, and method for aberration correction |
JP2023121474A (ja) * | 2022-02-21 | 2023-08-31 | 浜松ホトニクス株式会社 | 偏光分離素子及び光受信装置 |
US11927769B2 (en) * | 2022-03-31 | 2024-03-12 | Metalenz, Inc. | Polarization sorting metasurface microlens array device |
CN114815000B (zh) * | 2022-03-31 | 2024-01-30 | 西北工业大学 | 超表面、超表面设计方法和器件 |
CN114872938A (zh) * | 2022-05-12 | 2022-08-09 | 上海交通大学 | 自生长柔性变刚度机械臂空间跨尺寸目标自动捕获控制方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004233910A (ja) * | 2003-01-31 | 2004-08-19 | Canon Inc | 偏光分離光学系 |
JP2011530403A (ja) * | 2008-08-07 | 2011-12-22 | ユニ−ピクセル・ディスプレイズ・インコーポレーテッド | 表面上における指紋の出現を低減する微細構造 |
US20120092770A1 (en) * | 2010-01-29 | 2012-04-19 | Jingjing Li | Non-periodic gratings for shaping reflected and transmitted light irradiance profiles |
US20120328240A1 (en) * | 2010-02-12 | 2012-12-27 | The Regents Of The University Of California | Metamaterial-based optical lenses |
US20140085693A1 (en) * | 2012-09-26 | 2014-03-27 | Northeastern University | Metasurface nanoantennas for light processing |
US20140092373A1 (en) * | 2010-04-21 | 2014-04-03 | U.S. Government As Represented By The Secretary Of The Army | Fabrication of high efficiency, high quality, large area diffractive waveplates and arrays |
WO2017176921A1 (en) * | 2016-04-05 | 2017-10-12 | President And Fellows Of Harvard College | Meta-lenses for sub-wavelength resolution imaging |
Family Cites Families (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7575939B2 (en) * | 2000-10-30 | 2009-08-18 | Sru Biosystems, Inc. | Optical detection of label-free biomolecular interactions using microreplicated plastic sensor elements |
US6870624B2 (en) * | 2000-10-30 | 2005-03-22 | Coho Holdings Llc | Optical wavelength resonant device for chemical sensing |
EP1377853B1 (en) * | 2001-04-10 | 2008-09-17 | President And Fellows of Harvard College | Microlens for projection lithography and method of preparation thereof |
KR100684872B1 (ko) | 2004-08-03 | 2007-02-20 | 삼성전자주식회사 | 빛의 편광을 공간적으로 제어하는 광학 시스템 및 이를제작하는 방법 |
DE102004040535A1 (de) * | 2004-08-20 | 2006-02-23 | Carl Zeiss Ag | Polarisationsselektiv geblazetes diffraktives optisches Element |
US7170050B2 (en) * | 2004-09-17 | 2007-01-30 | Pacific Biosciences Of California, Inc. | Apparatus and methods for optical analysis of molecules |
JP3928055B2 (ja) | 2005-03-02 | 2007-06-13 | 国立大学法人山口大学 | 負透磁率または負誘電率メタマテリアルおよび表面波導波路 |
JP2007265581A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Fujinon Sano Kk | 回折素子 |
WO2008008516A2 (en) * | 2006-07-14 | 2008-01-17 | The Regents Of The University Of California | Forward scattering nanoparticle enhancement method and photo detector device |
JP4949876B2 (ja) | 2007-01-30 | 2012-06-13 | 株式会社リコー | 偏光制御素子 |
DE102007021774B4 (de) * | 2007-04-30 | 2013-01-17 | Seereal Technologies S.A. | Lichtmodulator zur Darstellung komplexwertiger Informationen |
EP2215457B1 (en) * | 2007-11-23 | 2018-07-11 | Koninklijke Philips N.V. | Illumination optical system comprising a beam shaper and method of illuminating a sample using said optical system |
JP2009223074A (ja) | 2008-03-18 | 2009-10-01 | Ricoh Co Ltd | 偏光変換素子 |
KR101262519B1 (ko) | 2009-01-21 | 2013-05-08 | 라벤브릭 엘엘씨 | 광학 메타편광자 장치 |
US8300294B2 (en) * | 2009-09-18 | 2012-10-30 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Planar gradient index optical metamaterials |
CN102985857B (zh) * | 2010-07-15 | 2016-02-24 | 旭硝子株式会社 | 超材料的制造方法及超材料 |
JP5480049B2 (ja) * | 2010-07-22 | 2014-04-23 | 三菱レイヨン株式会社 | 成形体およびその製造方法 |
JP5425025B2 (ja) * | 2010-09-08 | 2014-02-26 | 三菱電機株式会社 | 偏波制御素子 |
JP5549495B2 (ja) | 2010-09-13 | 2014-07-16 | 大日本印刷株式会社 | 光学素子、その製造方法及びその使用方法 |
JP2012078541A (ja) | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Fujifilm Corp | 光学フィルム、偏光板、画像表示装置、及び光学フィルムの製造方法 |
US20120194912A1 (en) * | 2011-01-31 | 2012-08-02 | Andrei Faraon | Optical systems implimented with thermally controlled sub-wavelength gratings |
EP2530499A1 (en) * | 2011-06-01 | 2012-12-05 | Université Jean-Monnet | Planar grating polarization transformer |
TWI454755B (zh) | 2011-11-23 | 2014-10-01 | Univ Nat Cheng Kung | 金屬性結構與光電裝置 |
CN103364955A (zh) * | 2012-03-28 | 2013-10-23 | 首都师范大学 | 平面光学元件及其设计方法 |
CN103048723B (zh) * | 2012-12-14 | 2015-05-20 | 南京大学 | 一种l形波片及其制备方法 |
CN102981205B (zh) | 2012-12-26 | 2015-02-04 | 苏州大学 | 亚波长矩形环阵列四分之一波片及其制作方法 |
CN103399369B (zh) * | 2013-07-16 | 2016-01-27 | 哈尔滨工程大学 | 基于人工电磁材料的传输光器件 |
US9507064B2 (en) * | 2014-07-27 | 2016-11-29 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Dielectric metasurface optical elements |
-
2015
- 2015-09-11 JP JP2017513414A patent/JP2017527857A/ja active Pending
- 2015-09-11 WO PCT/US2015/049837 patent/WO2016044104A1/en active Application Filing
- 2015-09-11 US US14/852,450 patent/US9739918B2/en active Active
- 2015-09-11 CN CN201580049474.8A patent/CN107076884B/zh active Active
- 2015-09-11 EP EP15842895.3A patent/EP3195048B1/en active Active
-
2020
- 2020-09-11 JP JP2020153339A patent/JP7069265B2/ja active Active
-
2022
- 2022-05-02 JP JP2022076165A patent/JP7377310B2/ja active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004233910A (ja) * | 2003-01-31 | 2004-08-19 | Canon Inc | 偏光分離光学系 |
JP2011530403A (ja) * | 2008-08-07 | 2011-12-22 | ユニ−ピクセル・ディスプレイズ・インコーポレーテッド | 表面上における指紋の出現を低減する微細構造 |
US20120092770A1 (en) * | 2010-01-29 | 2012-04-19 | Jingjing Li | Non-periodic gratings for shaping reflected and transmitted light irradiance profiles |
US20120328240A1 (en) * | 2010-02-12 | 2012-12-27 | The Regents Of The University Of California | Metamaterial-based optical lenses |
US20140092373A1 (en) * | 2010-04-21 | 2014-04-03 | U.S. Government As Represented By The Secretary Of The Army | Fabrication of high efficiency, high quality, large area diffractive waveplates and arrays |
US20140085693A1 (en) * | 2012-09-26 | 2014-03-27 | Northeastern University | Metasurface nanoantennas for light processing |
WO2017176921A1 (en) * | 2016-04-05 | 2017-10-12 | President And Fellows Of Harvard College | Meta-lenses for sub-wavelength resolution imaging |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
DIANMIN LIN, 外3名: "Dielectric gradient metasurface optical elements", SCIENCE, vol. 345, JPN6019032339, 18 July 2014 (2014-07-18), US, pages 298 - 302, ISSN: 0004996665 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20160077261A1 (en) | 2016-03-17 |
CN107076884B (zh) | 2020-03-13 |
JP2017527857A (ja) | 2017-09-21 |
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JP2021012376A (ja) | 2021-02-04 |
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