기하학적 위상 (PB) 유전체 메타표면 홀로그램

si-nanobrick-metasurface 어레이로 구성된 반사형 Pancharatnam–Berry 위상 기하학적 위상 메타표면 (GEMS) 홀로그램. 세 가지 형식이 시연되었다.

시연된 홀로그램 (see Li et al., ACS Nano (2017), Figs. 2–4)

• 푸리에 홀로그램 (앵무새 이미지; 2×2 어레이, 각 250×250 µm²).
• 이미지 홀로그램 ("NANO"; 500×500 µm², 편광 독립적, 자연광 하에서 관찰 가능).
• SOI 이미지 홀로그램 (武漢大學교 로고).
• 측정 효율: 14% @ 632.8 nm, 24% @ 660 nm.

투과형 poly-Si 계열 — 공명 위상, PB 위상 아님 (paper_097, 2017)

poly-Si-circular-post-metasurface를 기반으로 한 보완적인 투과형 유전체 메타-홀로그램 (기여자: Nam; 교신저자: 주석 노, POSTECH): 효율 6% @ 532 nm (실험값), 편광 독립적, LPCVD 공정, 150×150 µm² 개구부 (see Yoon et al., ACS Photonics (2017), Table 1).

위상 유형의 구별. 위의 Si 나노브릭 계열은 원형 편광을 이용한 반사 방식에서 기하학적 / Pancharatnam–Berry 위상을 사용하고; poly-Si 원형 포스트 계열은 투과 방식에서 공명 위상을 사용하며 모든 편광에 대해 동작한다. 이 두 가지는 직접적인 비교 대상이 아니다 — see diffraction-efficiency-metasurface-hologram.

범위 주의 — paper_104는 홀로그램이 아님. Al 나노로드 MIM 메타표면 (Al-nanorod-MIM-metasurface, paper_104)은 또 다른 Rho 그룹 Nam 기여자 메타표면이지만, 구조색 진폭 변조 방식으로 동작하며 기하학적 위상 홀로그램으로 기능하지 않는다. 이는 paper_094 (PB 위상, 원형 편광, Si 나노브릭) 및 paper_097 (공명 위상 투과, poly-Si 포스트)와 구별된다.

역할

반사형 계열은 dual-magnetic-resonance-phase-control을 구현하는 si-nanobrick-metasurface 단위 셀에 의해 구현된다. 이중 자기 공명 설계는 완전한 편광 변환을 달성하면서도 구조 높이를 ≈λ/4 (TiO₂ Huygens' 메타표면의 ≈λ 대비)로 줄인다. 투과형 poly-Si 계열은 poly-Si-phase-modulation-transmission을 통해 poly-Si-circular-post-metasurface에 의해 구현된다.