基于硅基超表面材料的光功率分配技术研究(特邀)

Abstract

超表面材料在与光场相互作用时表现出独特的光学特性和许多有趣的物理现象,基于此材料制作的光电子功能器件对光场的调控能力有望被提升至新高。文章以光纤通信系统中的光功率分配应用为实例,提出了一种基于硅基超表面材料的新型光功率分配方案。首先,通过优化设计硅基超表面的单元结构,使其在1 4581 593nm波长范围内的相位偏振转化效率超过90%,而无偏振转化的效率则控制在1.2%以下;其次,研究了相邻硅纳米砖之间的光场耦合效应,将其对相位精度的影响降至最低;最后,利用优化设计的硅纳米砖结构,实现了4种不同的光功率分配方式,并通过仿真加以验证。设计和仿真结果表明,基于硅基超表面材料的光功率分配技术具有结构紧凑、效率高、偏振不敏感、宽带响应、设计灵活、制造上与半导体制造工艺兼容等突出优点,有望成为未来超密、任意、智能功率分配的首选技术途径。

Keywords

• 超表面;光功率分配器;Gerchberg-Saxton算法;纳米结构