Demonstração de Metahologramas visíveis all-dielectric all-dielectric de spin-multiplexed e de direção

Metasuperfícies ópticas compostas por nanoestruturas de comprimento de onda sub-ondas permitiram muitos fenômenos ópticos interessantes, incluindo camuflagem óptica^1,refração negativa^2,absorção perfeita de luz^3,filtragem de cores^4,projeção de imagem holográfica⁵e manipulação de feixe^6,,7,,8. Metasuperfícies ópticas que tenham dispersores apropriadamente projetados podem modular o espectro, a frente de onda e a polarização da luz. As metásperas ópticas primitivas foram fabricadas principalmente usando metais nobres (por exemplo, Au, Ag) devido à sua alta reflexividade e facilidade de nanofabaça, mas eles têm altas perdas ohmic, de modo que as metasuperfísulas têm baixa eficiência em comprimentos de onda visíveis curtos.

O desenvolvimento de técnicas de nanofabricação para materiais dielétricos que têm baixas perdas em luz visível (por exemplo, TiO₂⁹, GaN¹⁰e a-Si:H¹¹) possibilitou a realização de dispositivos ópticos planos altamente eficientes com metasuperfícies ópticas. Esses dispositivos possuem aplicações em óptica e engenharia. Uma aplicação intrigante é a holografia óptica para exibição volutiva projetiva e criptografia de informações. Comparado aos hologramas convencionais que usam moduladores de luz espacial, o metaholograma tem inúmeras vantagens, como miniaturização da configuração óptica, maior resolução de imagens holográficas e maior campo de visibilidade.

Recentemente, a codificação de múltiplas informações holográficas em um dispositivo metaholograma de camada única foi alcançada. Exemplos incluem metahologramas que são multiplexados no giro^12,,13, momento angular orbital^14,ângulo de luz incidente¹⁵e direção¹⁶. Esses esforços superaram a deficiência crítica dos metahologramas, que é a falta de liberdade de design em um único dispositivo. A maioria dos metahologramas convencionais só poderia produzir imagens holográficas codificadas únicas, mas o dispositivo multiplexado pode codificar várias imagens holográficas em tempo real. Assim, o metaholograma multiplexado é uma plataforma de solução crucial para a exibição de vídeo holográfica real ou hologramas anti-contagem multifuncionais.

Relatados aqui estão protocolos para fabricar metahologramas visíveis totalmente dielétricos de spin e direção multiplexados, em seguida, para caracterizá-los opticamente^13,16. Para codificar múltiplas informações visuais em um único dispositivo metasurface, são projetados metahologramas que mostram duas imagens holográficas diferentes quando o giro ou direção da luz incidente são alteradas. Para fabricar imagens holográficas altamente eficientes de uma maneira comparável com a tecnologia CMOS, a-Si:H é usado para as metásperas e ressonâncias magnéticas duplas e ressonâncias antiferrommagnéticas induzidas dentro delas são exploradas. O protocolo de fabricação consiste em deposição de filme, escrita de feixe de elétrons e gravura. O dispositivo fabricado é caracterizado por uma configuração óptica personalizada composta por um laser, um polarizador linear, uma placa de onda de quarto, uma lente e um dispositivo acoplado por carga (CCD).