Metasurface Transmisif yang Diaktifkan Putaran dengan Fase Geometris yang Terpolarisasi Bersama

Abstrak
Metasurfaces telah menawarkan kontrol yang belum pernah ada sebelumnya atas gelombang elektromagnetik (EM) di seluruh spektrum frekuensi dengan memanipulasi fase, amplitudo, dan polarisasinya pada skala subpanjang gelombang. Kontrol muka gelombang penuh menggunakan metasurfaces memerlukan modulasi fase 2π, yang penting untuk rekayasa optik dan fotonik tingkat lanjut. Pendekatan umum, seperti fase Pancharatnam-Berry (PB) dan fase resonansi, menghadapi keterbatasan yang ketat: fase PB pada dasarnya bergantung pada konversi polarisasi melingkar, sementara fase resonansi secara inheren adalah pita sempit dan memerlukan proses desain yang rumit. Untuk mengatasi tantangan ini, metasurface broadband dengan fase geometris transmisif terpolarisasi bersama diusulkan yang mencapai cakupan fase 2π sambil mempertahankan polarisasi melingkar dari gelombang EM yang datang. Fase terpolarisasi bersama ini dimungkinkan oleh sudut puntir lokal antara pola metalik atas dan bawah, yang membentuk potongan cabang di ruang parameter yang ditentukan oleh sudut puntir dan frekuensi. Potongan cabang menghubungkan singularitas fase dengan kiralitas yang berlawanan, memastikan cakupan fase 2π broadband. Kehadiran potongan cabang divalidasi secara eksperimental dan menunjukkan pembangkitan momentum sudut orbital (OAM) yang acak secara pita lebar untuk keluaran yang terpolarisasi bersama. Pendekatan ini menyediakan metode serbaguna untuk merancang metasurface pita lebar tanpa mengubah polarisasi melingkar, yang membuka jalan bagi pengembangan perangkat optik dan fotonik yang ringkas.