Optiska enheter är avgörande i olika militära och civila tillämpningar, medan traditionella optiska enheter är skrymmande och tunga eftersom de är beroende av fasackumuleringen på en lång optisk väg. I en artikel publicerad i Vetenskapens framsteg , Prof. Xiangang Luo från den kinesiska vetenskapsakademin och medarbetare har nu visat att ultratunna och lätta optiska enheter kan konstrueras med hjälp av kontaktledningar från nanostrukturer, som vanligtvis användes inom arkitektur för att konstruera otroliga broar och valv.
Kontaktledningen är kurvan som en frihängande kedja antar under sin egen vikt. Det är en "sann matematisk och mekanisk form" inom arkitektur, beskrevs av Robert Hooke på 1670-talet. Kontaktledningen finns i många fall. Till exempel, siden på ett spindelnät bildar flera elastiska kontaktledningar. Forskarna använder nu optiska kontaktledningsformade strukturer för att omvandla cirkulärt polariserat ljus till en spiralformad stråle som bär en geometrisk linjär fasprofil. I likhet med "kontaktledningen av lika styrka, "fasgradienten för den optiska kontaktledningen är lika överallt, vilket är ett direkt resultat av dess speciella geometriska form. Kontaktledningsstrukturen har tillämpningar inom optik, arkitektur, och många andra discipliner. "Det är ett direkt resultat att vi skulle kunna konstruera nya optiska enheter med stark likhet med de strukturer som förekommer i den naturliga världen, " säger Prof. Luo.
Många tidigare metoder använder diskreta nanostrukturer för att generera rymdvariant fasfördelning. De diskreta strukturerna leder till stark resonans, vilket gör driftsbandbredden för dessa sampel begränsad. Prof. Luos grupp använder därför de kontinuerliga kontaktledningsstrukturerna för att få mycket bredare bandbredd. De visade att bredbandsbana vinkelmoment (OAM) kunde uppnås genom att använda kontaktledningssystemet. Driftsbandbredden för enheterna kan täcka hela det elektromagnetiska spektrumet inklusive mikrovågor. terahertz, infraröd, och den synliga regimen.
Kontaktledningarna skulle kunna användas som en unik byggsten för optiska metasytor, som tros vara nyckeln till nästa generations integrerade optiska system. Enligt den metasytstödda lagen om reflektion och brytning, många nya optiska element, som platta linser, axicons, och prismor, kan erhållas med prestanda långt utöver sina traditionella motsvarigheter.
