Optisk multiplexering och demultiplexering med utnyttjande av ljusets inneboende fysiska egenskaper har spelat en avgörande roll i datalagring med hög kapacitet och höghastighetskommunikation.

Dock, generering och detektering av vinkelmomentum (AM) bärande strålar är baserade på optiska bulkelement såsom rumslig ljusmodulator, spiralfasplattor, cylindriska lägesomvandlare, och friformsbrytande element. Därav, dessa metoder lider av skrymmande storlek som inte enkelt kan integreras med andra miniatyrsystem.

För att realisera AM-multiplexering och demultiplexering, metoderna baserade på metallisk metayta föreslås, som lider av enorma Ohmic förluster. Hur man kan undertrycka förlusterna och förbättra systemets kompakthet är fortfarande en utmaning?

En forskargrupp ledd av prof. Dr. Zhang Wenfu från Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics (XIOPM) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) föreslog en metod för AM-multiplexering och demultiplexering baserad på en dielektrisk metayta. Använder off-axis-tekniken och spin fotonisk Hall-effekt, orbital vinkelmoment (OAM) och spin angular momentum (SAM) multiplexering och demultiplexering kan uppnås. Resultatet publicerades i Avancerat optiskt material .

OAM-multiplexeringen och demultiplexeringen sker via off-axis-tekniken och SAM-multiplexeringen och demultiplexeringen är baserad på baserad på fotonisk spin Hall-effekt i det anisotropa mediet, som är integrerade på en enkellagers metayta.

Dessutom, funktionen att fokusera för utgående ljus har integrerats på demultiplexern direkt, vilket effektivt förbättrar systemets kompakthet.

Den föreslagna metaenheten för AM-multiplexering och demultiplexering visar en stor potential för optisk kommunikation med hög effektivitet och hög kapacitet och kan integreras med andra miniatyrsystem.