コロンビアの技術者たちは、選んだ色の光だけを集める平らなレンズを発明した。このレンズは、正しい波長の光を当てるまではまったく透明に見え、ガラスがレンズに変化する。 Columbia engineers invent a flat lens that exclusively focuses light of a selected color—it appears entirely transparent until they shine a beam of light with the correct wavelength onto it, when the glass turns into a lens.
2022-10-04 コロンビア大学
このデバイスは、一見すると単なるガラスのように見えますが、正しい波長の光線を当てると、突然レンズに変わる。
チームは、ターゲットとする波長で光波を異なる方法で操作でき、ターゲットとしない波長の光は影響を受けない「非局所的メタサーフェス」を発明した。この新しいデバイスは、光の空間的・分光的な制御が可能であり、単一の波長だけでなく、複数の異なる波長で独立して色を選択したり（分光）、光を集光したり（空間）できる。
フォトニック結晶（PhC）スラブ（シリコン薄膜に正方形の穴を並べた2次元周期構造）全体に一様な摂動を加えるのではなく、デバイス上のさまざまな方向に沿って長方形の穴を配置し、摂動を空間的に変化させたことである。こうすることで、デバイスからの面発光は、長方形の配向角のパターンに関連して、成形された波面をもつようになる。
PhCに加える摂動の向きを調整することで、選択された色の光の波面を形成することができるのです。つまり、選択された色の光だけを集めるレンズを作ることができる。
＜関連情報＞
- https://www.engineering.columbia.edu/news/optical-magic-new-flat-glass-enables-optimal-visual-quality-augmented-reality-goggles
- https://www.nature.com/articles/s41377-022-00905-6
多層・多摂動非局所メタサーフェスに基づく多機能共振波面整形メタオプティクス Multifunctional resonant wavefront-shaping meta-optics based on multilayer and multi-perturbation nonlocal metasurfaces
Stephanie C. Malek,Adam C. Overvig,Andrea Alù & Nanfang Yu
Light: Science & Applications Published:03 August 2022
DOI:https://doi.org/10.1038/s41377-022-00905-6
Abstract
Photonic devices rarely provide both elaborate spatial control and sharp spectral control over an incoming wavefront. In optical metasurfaces, for example, the localized modes of individual meta-units govern the wavefront shape over a broad bandwidth, while nonlocal lattice modes extended over many unit cells support high quality-factor resonances. Here, we experimentally demonstrate nonlocal dielectric metasurfaces in the near-infrared that offer both spatial and spectral control of light, realizing metalenses focusing light exclusively over a narrowband resonance while leaving off-resonant frequencies unaffected. Our devices attain this functionality by supporting a quasi-bound state in the continuum encoded with a spatially varying geometric phase. We leverage this capability to experimentally realize a versatile platform for multispectral wavefront shaping where a stack of metasurfaces, each supporting multiple independently controlled quasi-bound states in the continuum, molds the optical wavefront distinctively at multiple wavelengths and yet stay transparent over the rest of the spectrum. Such a platform is scalable to the visible for applications in augmented reality and transparent displays.
