Holographie optique en trois dimensions en utilisant un metasurface plasmonique

Profitant de la flexibilité dans l'ingénierie de leur réponse optique, métamatériaux ont été utilisées pour obtenir le contrôle de la propagation de la lumière à un niveau sans précédent, conduisant à des fonctionnalités optiques très non conventionnelles et polyvalents par rapport à leurs homologues naturels.

Récemment, le domaine émergent de metasurfaces, qui consistent en une monocouche d'atomes artificiels photoniques, a offert des fonctionnalités attrayantes pour façonner fronts d'onde de la lumière en introduisant un interfaciale discontinuité de phase abrupte. Ici, nous réalisons l'holographie en trois dimensions en utilisant metasurfaces en nanorods Subwavelength métalliques avec des orientations variant spatialement. La discontinuité de phase a lieu lorsque l'hélicité de la lumière incidente polarisée circulairement est inversée. Alors que la phase peut être contrôlé en continu dans chaque cellule unitaire Subwavelength par l'orientation de la tige, metasurfaces représentent un nouvel itinéraire vers la haute résolution sur l'axe des hologrammes tridimensionnels avec un large champ de vision. En outre, l'effet indésirable de multiples ordres de diffraction qui accompagnent généralement l'holographie est éliminé.

1.   Figure 1
2. Figure 2
3. Figure 3
4. Figure 4
5. Figure 5
6. Figure 6
7. Figure 7

Introduction

Les métamatériaux constituent une approche non traditionnelle à la manipulation comportement de la lumière de champ local et de loin, conduisant à des phénomènes optiques exotiques tels que la réfraction négative ^{1 , 2} , superimaging ^{3 , 4 , 5 , 6} et l'invisibilité cloaking ^{7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14} . Les blocs de construction de métamatériaux sont artificiels méta-atomes de fonction-driven, résultant en une grande flexibilité dans les propriétés électromagnétiques de réglage tels que la permittivité électrique efficace et la perméabilité magnétique. Metasurfaces, une nouvelle classe de métamatériaux qui consistent seulement une monocouche de structures métalliques planes, ont montré de grandes promesses pour réaliser le plein contrôle du front d'onde de la lumière avec faible coût de fabrication car ils ne nécessitent pas (3D) techniques de nanofabrication tridimensionnelles complexes ^{15 , 16} . Metasurfaces sont capables de générer des changements de phase interfaciale brusques, et fournissent un moyen unique de commande de front d'onde locale à l'échelle du Subwavelength ^{17 , 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30} . Une pléthore d'applications ont déjà été proposées et démontrées en utilisant metasurfaces tels que des plaques d'onde pour générer vortex poutres ^{17 , 19} , ultra-mince metalenses ^{22 , 23} , plaques quart d'onde sans aberration (QWPs) ²¹ , l'effet spin-salle de la lumière ^{27 , 30} , dépendant de la polarisation surface plasmon-polaritons unidirectionnel excitation ^{28 , 29 , 30} et de la photonique de spin-contrôlée ³⁰ .

Façonner la distribution de phase d'une onde est très important pour la reconstruction des images en 3D, une technique qui a été connu comme l'holographie pour plusieurs décennies. Un hologramme contient l'information complète du faisceau objet, contrairement à la photographie ou de parallaxe multiview techniques, qui stockent seulement des informations pour au plus un nombre limité de directions d'observation ³¹ . L'enregistrement holographique soi ne est pas une image; plutôt elle se compose de modèles apparemment aléatoires d'intensité ou de phase variable. L'hologramme peut être généré soit par interférence d'un faisceau de référence avec le faisceau diffusé à partir d'un objet réel ou en utilisant un calcul numérique pour le calcul de l'information de phase de l'onde à l'interface d'hologramme et coder l'information de phase dans des structures de surface par lithographie, ou un modulateur spatial de lumière (SLM). Ce dernier procédé est généralement désigné comme l'holographie générée par ordinateur (CGH) ^{32 , 33} .

Récemment, des techniques à base holographie-pour contrôler l'amplitude et la phase de poutres en espace libre ont été utilisés pour atteindre plasmons de surface écrans holographiques ^{34 , 35} , poutre de mise en forme ³⁶ , le stockage de données ³⁷ , numérique microscopie holographique ^{38 , 39} , le piégeage optique et micromanipulation dans pièges atomiques ou des pincettes laser diffraction ^{40 , 41} . Bidimensionnelle (2D) holographie, ou projection, a également été démontré expérimentalement en utilisant des métamatériaux ^{42 , 43 , 44 , 45 , 46 , 47 , 48} . Cependant, aucune de ces techniques ont atteint 3D CGH reconstruction de l'image dans le visible, bien que l'essence de l'holographie réside dans sa capacité à afficher des images 3D. Ici, nous démontrons 3D CGH reconstruction de l'image en utilisant un metasurface plasmonique ultra-mince constitué d'un réseau d'antennes plasmoniques Subwavelength avec des orientations bien définies. La réalisation de l'hologramme par ces metasurfaces est très simple et élégante à cause de la relation extrêmement simple pour coder l'information de phase dans la configuration des structures, ce est l'angle d'orientation des nanotiges. Cette particularité de notre metasurface est fortement souhaitée en holographie comme il est robuste contre les tolérances de fabrication et variation des propriétés métalliques en raison de la géométrie de la structure beaucoup plus simple et la nature géométrique de la phase. Plus important encore, en raison de contrôle de Subwavelength du profil de phase spatiale, metasurfaces fournissent une solution pour augmenter la plage angulaire de perspective pour les hologrammes numériques et d'améliorer le produit espace-largeur de bande des systèmes holographiques.

Conception de metasurface hologramme

Pour notre démonstration, nous utilisons le changement de phase abrupte qui se produit pour polarisée circulairement (CP) de lumière lorsque converti en son hélicité opposée ^{19 , 49} . Le décalage de phase à l'interface, allant de 0 à 2 π , est réalisé par un metasurface constitué par un réseau d'antennes dipôles plasmoniques avec séparation de Subwavelength. La phase locale de la lumière transmise à travers le metasurface est géométrique et contrôlée exclusivement par l'angle d'orientation φ des antennes dipôles individuels que Ф = ± 2 φ , avec le signe déterminé par la combinaison particulière d'incident / polarisation émise, ce est '+ 'signe pour RCP / LCP et signe' - 'pour LCP / RCP (RCP: polarisation circulaire droitier; LCP: polarisation circulaire de la main gauche). Fait important, les amplitudes de diffusion des antennes pour convertir la lumière incidente à son hélicité opposée sont uniformes. Cela facilite grandement la procédure d'encodage des hologrammes de phase seule; par conséquent, sur la base de polarisation metasurfaces-circulaires qui se composent de nanotiges plasmoniques simples peuvent être utilisés pour enregistrer l'hologramme sans une table de consultation supplémentaire.

En utilisant un algorithme CGH ⁵⁰ , l'objet 3D est approchée comme une collection de sources ponctuelles et à la fois les procédures de reconstruction enregistrement et l'image sont atteints sans la nécessité d'un faisceau de référence. En outre, les objets à être reconstruits sont conçues pour avoir des surfaces rugueuses qui donnent lieu à une réflexion diffuse. A ce titre, les informations d'amplitude de l'hologramme peut être entièrement éliminée sans diminuer la qualité de l'image. Chaque pixel de l'hologramme ne contient qu'une seule nanotige plasmonique Subwavelength dont l'orientation code le profil de phase désiré continue locale pour l'éclairage CP de lumière. En raison de la hauteur Subwavelength de pixel, la reconstruction 3D d'ordre zéro dans l'axe peut potentiellement atteindre de très haute résolution et large champ de vision (FOV). De plus, la nature de la metasurface dispersionless de base de la polarisation circulaire permet à l'hologramme à reconstruire à une large gamme de longueurs d'onde.

La figure 1 illustre la structure d'hologramme et la procédure de reconstruction de l'image 3D. Lorsque le motif de nanotige pixélisé est éclairé par la lumière CP, il génère le profil de phase désiré continue locale pour la lumière transmise avec impartialité face. Le nombre de pixels sur l'hologramme est déterminée par la conservation du produit espace-largeur de bande et la loi d'échantillonnage, de fournir des informations d'objet CGH suffisante et éviter les effets d'aliasing. L'image 3D holographique apparaît dans la gamme de Fresnel de l'hologramme. Notez que si la polarisation de l'incident et faisceaux transmis sont tous deux renversé, le signe de la phase acquise est retourné, ce qui aboutirait à une image holographique en miroir de l'autre côté de la metasurface.

Figure 1: Structure Hologram et la procédure de reconstruction.

Chaque nanotige a le rôle d'un pixel de l'élément de diffraction, ce qui peut générer le profil de phase nécessaire continue locale avec une incidence normale de polarisation circulaire (CP) de lumière, et seulement en face de lumière impartialité de CP sont collectées. Les modèles 3D reconfigurés sont conçus pour apparaître dans la gamme de Fresnel.

La procédure de conception et d'affichage 3D hologrammes comprend les étapes suivantes: synthèse numérique et calcul numérique de la CGH 3D, codant l'information de phase dans les nanotiges pixélisé par leur orientation et à la reconstruction de l'image par un système conventionnel de transmission optique. En général, les objets 3D sont mis en place par le logiciel 3D infographie ou par des fonctions mathématiques 3D dans MATLAB. En utilisant un algorithme de source ponctuelle, les objets 3D calculés sont estimés comme un ensemble de sources ponctuelles discrètes. L'amplitude complexe H ( x , y ) sur le plan de l'hologramme peut alors être calculée en superposant les fronts d'onde optiques de toutes les sources ponctuelles. Avec la bonne incorporation d'une phase aléatoire gaussienne distribués pour chaque source ponctuelle, qui émule la réflexion diffuse de la surface de l'objet, une distribution d'amplitude uniforme peut être obtenue dans le plan d'hologramme (méthodes) et ainsi une bonne reconstruction holographique de qualité avec seulement la phase l'information peut être obtenue.

Caractérisation des metasurface hologramme

Pour la preuve expérimentale de la notion, nous fabriquons divers échantillons hologrammes, consistant en nanotiges métalliques, par lithographie par faisceau d'électrons suivie d'un dépôt de 40 nm d'or et un procédé de lift-off. Nous réalisons d'abord le holographie 3D d'un modèle de jet solide ( fig. 2a ). Le modèle 3D de jet de solides cible est créé par un logiciel infographie. Dans l'étape suivante, l'hologramme de metasurface pour le motif de jet est conçu pour une longueur d'onde de 810 nm. L'objet cible est choisie pour être la taille submillimétrique, ce qui est comparable à celle de l'échantillon de l'hologramme, avec un échantillon de 200 x 200 pixels. L'hologramme contient 800 x 800 pixels, avec une constante de réseau de nanotiges et 500 nm de dimension 150 x 75 nm ² ( Fig. 2b, c ).

Figure 2: Etude expérimentale de l'holographie 3D par le metasurface.

( a ) Le modèle 3D pour un jet généré dans un programme graphique. La taille du jet de l'aile gauche à droite est de 330 um, et de la tête à la queue est de 232 um. La dimension le long de la z direction est de 48,2 um. ( b ) d'hologramme calculée du jet. La barre d'échelle, 20 um. ( c ) microscopie électronique à balayage image d'une partie de la metasurface correspondante. La barre d'échelle, une um. Les or nanotiges de la plaque d'hologramme sont ~ 150 nm de long et ~ 75 nm de large, et la taille du pixel s entre deux tiges voisines le long de la x et y est de 500 nm direction. L'ensemble hologramme est faite de 800 × 800 pixels. ( d ) mise en place optique pour l'observation de l'image holographique avec des positions de discussion accordables et la perspective angulaire de rotation. ( e ) Evolution de l'apparition de jets à différentes positions le long de la focalisation z direction avec éclairage RCP.

Pour déterminer le rendement de l'hologramme, on utilise un montage expérimental tel qu'illustré à la Fig. 2d . Polariseur linéaire (P) et une QWP sont positionnés en face de l'échantillon pour préparer l'état de polarisation circulaire souhaitée pour l'illumination. En raison de la taille submillimétrique de l'image reconstruite, une (ouverture numérique = 0,3) × 10 microscope grossissant lentille d'objectif, en combinaison avec une autre lentille convexes sont positionnées en avant du dispositif à couplage de charge (CCD) pour capturer les images. Un second polariseur linéaire et QWP paire est inséré entre les deux lentilles d'imagerie pour se assurer que seule la lumière avec impartialité face est collecté. Pour mesurer différents angles de vue, tous les composants optiques d'observation, ce est-à composants placés après que l'échantillon, sont disposés sur une scène de rotation centrée sur l'échantillon. En raison de la profondeur finie du foyer de la lentille objective, une image 3D ne peut pas être directement capturés par le système d'imagerie CCD. Au lieu de cela, les informations de profondeur de la 3D construite image peut être analysé en réglant graduellement la distance entre l'échantillon et l'objectif. En outre, les informations de point de vue de l'image holographique 3D peut être étudiée plus avant en faisant tourner le système de formation d'image centrée sur l'échantillon. Ainsi, avec une série d'images en 2D, la profondeur et de la perspective angulaire peut être établi séparément, ce qui permet la nature 3D des images holographiques à vérifier.

Résultats pour les images holographiques du modèle de jet solide à des plans différents de l'objet sont présentés dans la Fig. 2e . Dans un premier temps, le système d'imagerie est délibérément conçue pour avoir une petite profondeur de champ. Cela permet de vérifier la nature 3D de l'image holographique, que la mise au point nette permet à certaines parties de l'image holographique 3D complète à visualiser sélectivement. Dans la première configuration de polarisation, la lumière RCP de 810 nm de longueur d'onde est normalement incidente sur l'échantillon et la lumière est détectée LCP. Une image holographique réel du jet apparaît sur le côté de transmission du metasurface, comme le montre l'évolution des images 2D à des distances différentes par rapport à la metasurface. Pour z ₁ = 495 um loin de la metasurface, seule la tête du jet forme une image nette sur la caméra CCD, alors que la queue est légèrement floue. À une distance différente de z ₂ = 552 um, la queue forme maintenant une image nette sur la caméra CCD et la tête apparaît floue. La différence entre z ₁ et z ₂ accepte assez bien avec la profondeur de la cible 3D holographique objet le long de la z direction, ce qui est 48,2 um. Le profil de phase de la metasurface à base de polarisation circulaire repose sur la sélection de l'entrée circulaire différente / polarisation détecté ¹⁹ . Lorsque les deux d'entre eux sont inversés, le profil de phase est prévu pour être inversé aussi. Ceci indique qu'il existe une image holographique virtuel sur le côté opposé de l'échantillon lors de l'allumage simultané des polarisations de la lumière illuminé et transmis, comme représenté schématiquement sur la Fig. 3a . Cet effet est vérifiée expérimentalement par l'observation d'une image du jet sur le côté opposé de l'espace d'échantillon ( Fig. 3b ). La mesure montre en outre que l'image holographique virtuel est exactement symétrique autour de la position du metasurface par rapport à l'image réelle holographique détectée précédemment. Ce est-à-dire, en réglant le plan objet loin de l'hologramme (metasurface), on obtient d'abord une image claire de la tête de jet, puis progressivement la mise au point nette passés à la queue pour les deux images holographiques réels et virtuels.

Figure 3: Démonstration du réel et les images holographiques virtuelles.

( un ) Illustration schématique de l'apparition du réel et les images holographiques virtuelles de jet sur les deux côtés du plan de metasurface. ( b ) obtenues expérimentalement images. L'image réelle apparaît sur le côté de transmission lorsqu'il est éclairé et détectée par combinaison RCP / LCP, alors que l'image virtuelle est sur le côté opposé lorsque les deux polarisations d'illumination et de détection sont inversées. Pour les deux images réelles et virtuelles, l'endroit où la tête du jet donne une image nette et est donc dans le plan de mise au point imagerie est plus proche du metasurface que celui où la queue semble claire. Cela permet de vérifier que l'image virtuelle et l'image réelle sont symétriques sur le metasurface. La longueur d'onde à laquelle les images ont été prises est de 820 nm.

La conception de metasurface dans notre expérience présente un profil de phase dispersionless, qui résulte de la phase de baie géométrique ¹⁹ . Par conséquent, on se attend à ce que les hologrammes à base de tels metasurfaces doivent être à large bande, bien que l'hologramme a été conçu pour une longueur d'onde spécifique (810 nm). Figure 4a-c montre les hologrammes à trois longueurs d'onde différentes: 670, 810 et 950 nm, respectivement. Notez que le système d'imagerie est maintenant légèrement modifiée de telle sorte que la profondeur de champ est augmentée. Par conséquent, toutes les parties de l'avion, de la tête à la queue, apparaissent maintenant forte sur la caméra CCD simultanément. Les images reconstruites à ces trois longueurs d'onde sont presque identiques; que la distance à la metasurface varie de 620 um à λ = longueur d'onde de 670 nm à 450 um à λ = 950 nm. Le changement de localisation peut se expliquer par la variation de phase accumulée au cours de la propagation des ondes en raison de la variation de vecteur d'onde. Mathématiquement, les emplacements des images holographiques correspondant aux deux longueurs d'onde différentes sont reliées par:

Figure 4: reconstruction de l'image holographique pour différentes longueurs d'onde.

Les images enregistrées pour des longueurs d'onde de ( a ) λ ₁ = 670 nm, ( b ) λ ₂ = 810 nm et ( c ) λ ₃ = 950 nm. ( d ) à distance de l'image holographique reconstituée à partir de la surface de l'échantillon. Les étoiles rouges indiquent la valeur calculée à partir de la méthode de spectre angulaire, les points carrés représentent la mesure expérimentale et la courbe pointillée bleue est calculé à partir de la relation inverse simple entre la longueur d'onde et z poste.

où ( x , y ) sont les coordonnées sur le metasurface et ( x _i , y _i , z _i ) représente l'emplacement d'un point particulier de l'image holographique 3D à longueur d'onde λ _i . Il est facile de vérifier que, dans l'approximation paraxiale, la relation peut être simplement exprimée comme x ₁ = x ₂ , y ₁ = y ₂ et λ ₁ z ₁ = λ ₂ z ₂ . Ainsi, la distance entre l'image holographique et le metasurface est approximativement inversement proportionnelle à la longueur d'onde. Cette relation simple explique très bien l'observation expérimentale ainsi qu'une calculs plus rigoureux des positions d'image en utilisant la méthode du spectre angulaire ( Fig. 4d ).

Nous étudions encore les performances de la 3D metasurface l'holographie pour un modèle d'hélice creux de cinq tour (400 um hauteur, 150 um de diamètre), avec l'axe d'hélice le long de la z direction (perpendiculaire à la metasurface). L'objet cible 3D, l'image CGH du motif holographique global et l'image de microscopie électronique à balayage d'antennes dipôles ses constituants sont présentés dans la Fig. 5a-c , respectivement. L'hélice creux est spécialement conçu pour la démonstration de différentes vues en perspective de l'image 3D. Tout d'abord, en réglant le plan de l'objet le long de la z direction, l'évolution dans l'axe de l'image cinq hélicoïdal tournant est mesuré ( Fig. 5d ). Pour chaque tranche d'image 2D, au moins un pas d'hélice complète (400 um le long de la z direction) peut être vu clairement. L'enregistrement d'images 3D sur un plan 2D en général montre une certaine signature du point de vue, ce est la taille de l'image change avec la distance à l'observateur. Comme la perspective de notre système d'imagerie ne est pas linéaire, le grossissement pour les sections de l'hélice qui tombent hors de discussion montre une dépendance non linéaire sur son z emplacement. Le grossissement fonction de la distance dans le système de formation d'image est obtenue par un calcul de tracé de rayons (voir Fig. 6 ), qui est ensuite utilisé pour reconstruire l'image en perspective sur un plan 2D à l'emplacement de la caméra CCD. Les images calculées en perspective 2D de l'hélice 3D, illustré à la Fig. 5e , montre un accord raisonnable avec les images observées. Notez que les images en perspective calculées ne montrent pas l'effet de flou out-of-focus, le calcul ne tient pas compte de la profondeur finie de concentration dans le système d'imagerie réel.

Figure 5: Holographie d'une hélice 3D.

( a ) la géométrie de l'hélice. ( b ) L'hologramme calculé et ( c ) à balayage électronique vue en microscopie du constituant nanotiges motif. Barres d'échelle, 20 pm et 1 pm de b et c, respectivement. ( d ) de l'évolution dans l'axe du total cinq tour de l'hélice en réglant la position de focalisation le long de la z direction. ( e ) de calcul numérique de la vue en perspective 2D en prenant en considération le facteur d'agrandissement dépendant de la position.

Figure 6: Position dépendant de grossissement du système optique de mesure.

L'agrandissement du système de formation d'image est obtenu à partir d'un calcul de tracé de rayons. Elle montre une dépendance non linéaire de la distance de l'image holographique au plan de l'objet.

Lors de la rotation du système de formation d'image tout en conservant le système d'éclairage et metasurface fixe, une vue oblique de l'image holographique 3D peut être obtenue. Les images holographiques pour des angles de vision allant de -20 ° à 20 ° au pas de 10 ° sont représentés sur la Fig. 7a-e , qui montrent clairement l'effet de basculement et de vérifier en outre la nature de l'image 3D holographique. Notez que, à de plus grands angles d'observation de ± 20 ° seulement une partie de l'image holographique peut être capturée par l'objectif en raison de la divergence du faisceau fini de la lumière formant l'image holographique. Encore une fois, les observations expérimentales peuvent se expliquer qualitativement par les images 2D en perspective calculées par tracé de rayons représenté sur la Fig. 7F-j . De notre expérience, nous estimons que le FOV d'être dans la gamme de -40 ° à 40 °.

Figure 7: images holographiques à des angles d'observation inclinés mais l'éclairage de l'incidence normale.

( un - e ) de l'image holographique observée à des angles différents avec z = 1,351 um. ( f - j ) Le rayon correspondant traçage calculs des perspectives 2D des images holographiques.

Comme les objets 3D démontré ici se composent de surfaces à réflexion diffuse ou de sources ponctuelles, les amplitudes des hologrammes sont hautement uniforme, éliminant ainsi la nécessité d'une commande d'amplitude sans sacrifier la qualité de l'image. D'autre part, si plusieurs propriétés de réflexion de la surface des objets sont souhaités, tels que la réflexion spéculaire et Phong, une modulation d'amplitude complexe de la lumière incidente peut montrer une meilleure performance. Cependant, la modulation d'amplitude complexe peut être obtenu de la metasurface en codant en outre l'information d'amplitude dans la longueur des nanotiges. Cela conduira à une modification de la fréquence de résonance et, par conséquent différente amplitude de diffusion.

Technologies d'holographie actuels sont principalement limitées par la grande taille de pixel des hologrammes. Plus précisément, le champ de vision est déterminé par l'angle de diffraction maximal de l'hologramme, qui est donnée par: sin de = de λ , où s est le pas de pixels de l'hologramme. Par exemple, SLM, en dépit d'être dynamique, ont des tailles de pixels d'au moins 6,4 × 6,4 um ² , qui sont plus d'un ordre de grandeur plus grand que la longueur d'onde de la lumière. Par conséquent, pour un hologramme base SLM, le champ de vision est loin d'être souhaitée pour l'holographie 3D. Les hologrammes sur la base de l'élément optique de diffraction, micro-relief superficiel avec des profondeurs de l'ordre de longueur d'onde optique, ont généralement des tailles de pixel d'au moins 10 longueurs d'onde, de telle sorte que la théorie de la diffraction scalaire peut être appliquée ⁵¹ . En dessous de cette échelle de longueur, théorie de la diffraction de vecteur rigoureuse serait nécessaire qui sont le temps de calcul de consommer. En outre, le niveau multiphase à élément optique de diffraction nécessaire pour produire holographie de haute qualité comporte de multiples étapes de lithographie avec un alignement précis. Récemment, des chercheurs ont signalé hologrammes basés sur l'amplitude à l'aide de carbone nanotubes ⁴⁶ avec des tailles de pixels jusqu'à 400 × 400 nm ² . Cependant, la nature binaire des résultats des hologrammes dans beaucoup moins d'information par pixel que les profils de phase continue dans nos hologrammes de metasurface, et compromettre ainsi la qualité de reconstruction de l'image. En outre, les problèmes tels que l'image de lits jumeaux et d'ordre zéro de diffraction sont présents dans ces hologrammes d'amplitude. Hologrammes à base de métamatériaux-vrac ⁴² sont jusqu'ici seulement conçu pour fonctionner dans l'infrarouge en raison du fait qu'ils exigent des processus de fabrication complexes impliquant l'alignement multicouche. Ainsi, par rapport à d'autres méthodes pour générer des hologrammes, l'approche de metasurface présentée ici offre un accès facile à des tailles Subwavelength de pixels avec des profils de phase en continu contrôlables. Cet avantage provient du fait que la taille géométrique des nanoantennas plasmoniques (ici autour de 150 nm) est très inférieure à la longueur d'onde en espace libre utilisé pour générer l'image (670-950 nm), et la capacité de générer bien contrôlée en continu un profil de phase avantages de la simplicité dans le codage de l'information de phase dans l'orientation des nanotiges plasmoniques.

En résumé, nous avons démontré dans l'axe holographie plasmonique pour les images 3D sans distorsion dans le visible et le proche infrarouge en utilisant Subwavelength metasurfaces plasmoniques pixellisés. Un contrôle de phase complète est obtenue sans une table ou d'une phase d'accumulation de consultation supplémentaire le long d'un chemin optique. La taille de pixel Subwavelength de l'hologramme de metasurface représente un grand avantage sur les autres méthodes classiques telles que CGH avec SLM ou éléments optiques de diffraction et, plus important encore, la question commune de plusieurs ordres de diffraction accompagnant des images holographiques 3D est évitée. La nature de notre dispersionless metasurface peut entraîner un fonctionnement à large bande sans sacrifier la qualité d'image. Un tel système pourrait être utilisé en haute résolution stockage de données holographiques, traitement de l'information optique et autres techniques basées sur l'holographie.

http://www.nature.com/ncomms/2013/131115/ncomms3808/full/ncomms3808.html