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前沿进展 | 可见光波段的电控可调谐液晶集成超构表面
The following article is from 两江科技评论 Author 九乡河
“中国光学十大进展”候选栏目正式更名为“前沿进展”，全新的命名，全新的开始，欢迎广大专家学者投稿。
2021 | 前沿进展
然而目前的超构表面器件一般是静态元件，即一经加工后便无法主动调谐，而在近红外和可见光范围内，动态全息显示、光通信、激光雷达系统中的光束控制、透明显示和自动变焦透镜等功能的实现，对超构表面器件提出可寻址调谐的新需求。因此，开发一种可寻址调谐的超构表面具有非常重要的研究意义和实用价值。目前，已有一些通过机械调控、相变材料、改变环境折射率等方法实现整体可调谐超构表面的探索，但是实现更灵活的调谐机制以及可寻址的动态可调谐超构表面仍面临极大的挑战，并且现有的方案很少利用超构表面的偏振操纵能力，而且其有限的性能阻碍了可寻址器件的应用发展。在可调谐超构表面器件的方案中，集成液晶的超构表面由于液晶材料的成熟而备受关注。液晶是一种兼具液体的流动性和晶体的各向异性的双折射材料，其局部双折射特性能够被电场、磁场和光场等外加物理场调控，在显示等领域已经有非常成熟的应用，因此其与超构表面的结合将极大地加速动态超构表面元件走向实际应用。
由于超构表面具有前所未有的像素化偏振控制能力，如果结合液晶的偏振控制能力，有望实现动态可调的偏振转换、偏振相关的多路复用以及复杂的矢量光束。此外，液晶不仅对电激励响应，也可以对热、力、光和磁场做出响应，这极大扩展了动态超构表面在不同场景的应用可能性。另外，通过更精细的电极加工可以实现更多像素的可寻址调控，有望在空间光调制器、激光雷达和全息显示等关键基础元器件中得到应用。湖南大学机械与运载工程学院胡跃强助理教授为论文的第一作者，湖南大学机械与运载工程学院段辉高教授和湖南大学物理与微电子科学学院樊帆副教授为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、湖南省科技创新领军人才项目、湖南省自然科学基金、湖南大学机械与运载工程学院优秀青年骨干教师计划项目的支持。论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c00104
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