单层超构表面实现双图像的编码与重构
【首都师范大学张岩教授研究团队】


       超构表面是由人工设计的具有亚波长尺度的天线阵列,可以实现对电磁波精细的操控。基于微结构的谐振效应,超构表面在谐振频率附近存在强烈的散射效应,可以实现对电磁波振幅、相位以及偏振的调制。超构表面的特性与天线阵列的横向分布密切相关,而在传播方向上的厚度小到可以忽略不计,因此可以做到超薄超轻,被广泛运用到光学元器件、图像编码与显示、信息存储与传输、太阳能清洁能源、光互联组件、集成芯片、传感器等诸多领域。利用单一超构表面器件同时调控电磁波的多种参数,可以有效地提高信息的编码和传输容量,实现多种功能。

       首都师范大学张岩教授课题组、中国科学院物理研究所顾长志研究员课题组以及中国科学院上海光学精密机械研究所司徒国海研究员课题组联合设计了一种单层超构表面,实现了双图像的偏振编码和重构。

       该设计采用三种不同尺寸的金属棒状亚波长天线并且结合旋转角度,实现了对800 nm光波的振幅和偏振的同时调控,成功地将两幅图像编码到单层超构表面中,并且通过解偏振的方式检测出两幅独立的图像。棒状单元结构可以使入射的圆偏振光转换成线偏振光。由于金属棒的旋转排列,使得各单元产生的线偏振光偏振方向也不相同。金属棒的尺寸用来实现强度调制,相对值为0,1/2和1。通过上述旋转和尺寸两个参量可以将正交偏振态下的图像进行合成与重构。这种方法十分简单,样品易于加工,有望应用到光学图像加密、信息存储、偏振全息、光通讯等领域。


基于偏振复用的图像编码与再现

研究团队简介
首都师范大学张岩教授团队致力于太赫兹波前调控和探测研究,特别是利用超构表面进行太赫兹波前的调控。课题组具有自主研发的太赫兹焦平面成像系统以及超构表面设计算法,能够实现太赫兹波前的多参量测量与调控。张岩教授是北京市超材料与器件重点实验室主任,美国光学学会会士。他在国际期刊上发表同行评议论文230余篇,出版专著(章节)5本,获批国家发明专利10余项。

相关论文
Guo J Y, Wang T, Quan B G, Zhao H, Gu C Z et al. Polarization multiplexing for double images display. Opto-Electron Adv  2, 180029 (2019).
DOI:10.29026/oea.2019.180029