スピン多重化および方向多重化全誘電体可視メタホログラムの実証

サブ波長ナノ構造からなる光学的なメタサーフェスは、光学的クローキング^1、負の屈折^2、完全光吸収^3、色調フィルタリング^4、ホログラフィック画像投影^5、およびビーム操作^6,6、7、8,など、多くの興味深い光学現象を可能^{にしている}。適切に設計された散乱体を持つ光学的なメタサーフェスは、光のスペクトル、波面および偏光を調節することができる。初期の光学メタサーフェスは、主に高い反射率とナノ加工の容易さのために貴金属(例えばAu,Ag)を使用して製造されましたが、オーミック損失が高いため、微小な可視波長での効率が低くなります。

可視光の損失が少ない誘電体材料のナノファブリケーション技術の開発(例えば、TiO₂^9、GaN10、a-Si:H¹¹⁾により、光学メタサーフェスを備えた高効率平坦光学デバイスの実現が可能になりました。¹⁰これらのデバイスは、光学およびエンジニアリングのアプリケーションを持っています。興味深いアプリケーションの 1 つは、射影容積表示と情報暗号化のための光学ホログラフィです。空間光変調器を使用する従来のホログラムと比較して、メタホログラムは、光学セットアップの小型化、ホログラフィック画像の高解像度、視認性の大きい視野など、多くの利点を有する。

近年、単層メタホログラム装置における複数のホログラフィック情報の符号化が実現されている。例としては^{、スピン12、13、13}軌道¹²角運動量^14、入射光角^15、および方向¹⁶で多重化されたメタホログラムが含まれる。これらの取り組みは、単一のデバイスにおける設計の自由度の欠如であるメタホログラムの重大な欠点を克服しました。ほとんどの従来のメタホログラムは、単一のエンコードされたホログラフィック画像しか生成できませんでしたが、多重化されたデバイスはリアルタイムで複数のホログラフィック画像をエンコードすることができます。したがって、多重化されたメタホログラムは、実際のホログラフィックビデオディスプレイまたは多機能偽造防止ホログラムに向けた重要なソリューションプラットフォームです。

ここで報告されているのは、スピンおよび方向多重化全誘電体可視メタホログラムを製造し、^{それらを13,16,16}に光学的に特徴付けるプロトコルである。1 つのメタサーフェス デバイスで複数の視覚情報をエンコードするために、メタホログラムは、入射光のスピンまたは方向が変更されたときに 2 つの異なるホログラフィック 画像を示すように設計されています。CMOS技術に匹敵する方法で高効率ホログラフィック画像を作製するために、a-Si:Hをメタサーフェスに使用し、その中に誘導される二重磁気共鳴と反強磁性共鳴が利用されます。作製プロトコルは、フィルム堆積、電子ビーム書き込み、およびエッチングから構成されています。製造された装置はレーザー、線形偏光子、四分の一の波板、レンズおよび電荷結合装置(CCD)から成っているカスタマイズされた光学セットアップを使用して特徴付けられる。