介電超表面是光學(xué)領(lǐng)域的前沿研究和應(yīng)用方向之一。它們不僅具有低損耗的優(yōu)點(diǎn)，而且還能夠在亞波長(zhǎng)尺度上實(shí)現(xiàn)器件厚度。此外，它們可以在多個(gè)維度上自由調(diào)制光，例如振幅、相位和偏振。

這種傳統(tǒng)光學(xué)所缺乏的能力對(duì)于未來(lái)光學(xué)系統(tǒng)的集成、小型化和擴(kuò)展具有重要意義。因此，介電超表面引起了越來(lái)越多的工業(yè)關(guān)注。在發(fā)表在《先進(jìn)設(shè)備與儀器》雜志上的一項(xiàng)研究中，劍橋大學(xué)的朱大平教授的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種新型的基于液晶的可調(diào)介質(zhì)超表面。

圖片:adi.0040.fig.001.jpg

通過(guò)利用介電超表面在電控性能之上對(duì)液晶固有的取向效應(yīng)，消除了對(duì)液晶取向?qū)?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=材料',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_6">材料和相關(guān)工藝的需求，從而節(jié)省了器件制造時(shí)間和成本。這對(duì)硅基液晶（LCoS）等器件具有實(shí)際意義。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)測(cè)量器件在不同角度的透射率，定量研究了超表面本身對(duì)液晶的取向效應(yīng)的強(qiáng)度。他們獲得了亮度和暗度之間的對(duì)比度為25.6。

同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)中也實(shí)現(xiàn)了近紅外通信波段94%的調(diào)制深度。

本研究提出了一種新型基于液晶的電控超表面。通過(guò)利用超表面對(duì)液晶固有的取向效應(yīng)，消除了傳統(tǒng)液晶器件中存在的取向過(guò)程，從而為傳統(tǒng)液晶器件提供了巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

此外，由于超表面的亞波長(zhǎng)特性，理論上可以將器件做得非常薄，從而有效提高液晶器件的響應(yīng)速度和分辨率。與超表面集成的液晶器件對(duì)LCoS等傳統(tǒng)液晶器件具有至關(guān)重要的研究?jī)r(jià)值。

相關(guān)鏈接：https://phys.org/news/2024-04-liquid-crystal-based-tunable-dielectric.html

論文鏈接：https://spj.science.org/doi/10.34133/adi.0040