中国科学院长春光学精细机械物理研究所光出版中心 通过基于由二聚化纳米柱组成的介电亚表面的设计，可以在庞加莱球上的任意位置起作用的所提出的一体式偏振器的示意图，该偏振器可以直接与非偏振入射光一起操作，并且产生任意偏振状态，包括线性、椭圆形和圆形偏振，而不管入射偏振状态如何
b，任意正交偏振对(α，β)(实心红色和蓝色椭圆)及其旋向翻转对(α*，β*)(红色和蓝色虚线椭圆)的庞加莱球表示
c、用优化参数计算的偏振转换系数和PD光谱(l1=130 nm，w1 = 70nm；l2=150 nm，w2=85 nm ),产生tα*α=0
93和tβ*α=tα*β=tβ*β？0
当亚表面被各种不同的入射偏振态(红色曲线)照射时的透射偏振态(蓝色椭圆)
直方图表示透射率，透射率随入射偏振而变化，而蓝色椭圆的形状与设计的偏振态α*的形状相同。信用:、邓紫兰、、周庆斌、、曹、白欧观、肖淑敏、 偏振控制对于定制光-物质相互作用至关重要，并且是许多应用的基础，例如偏振成像、非线性光学、数据存储和信息复用
线偏振器是一种偏振光学元件，它从非偏振光中滤除特定的线偏振，在偏振产生和操纵中起着重要的作用
然而，除了线性偏振之外的任意偏振态的产生通常需要级联多个光学偏振元件，包括基于各向异性材料或纳米结构的线性偏振器和波片，导致远离长期寻求的小型化和集成化的庞大光学系统
在《光科学与应用》杂志的一篇新论文中，一组科学家在教授的指导下
暨南大学光子技术研究所光纤传感与通信广东省重点实验室的李向平和邓子兰及其同事提出了一种通过单层亚表面将圆偏振转换二色性扩展到任意偏振转换二色性的方法，从而一步实现全庞加莱球面偏振器
通过使用由一对具有适当定制的各向异性相位响应和相对取向角的双折射元原子组成的二聚化元分子，来自这些元原子的远场辐射的集体干涉可以被控制以产生APCD
该系统能够优先透射位于庞加莱球面上任意位置的一种偏振态，并将其转换成具有翻转旋向性的透射光，同时完全阻挡正交偏振态
这个APCD亚表面能够产生位于庞加莱球面上任意位置的任意偏振光束，而与输入偏振无关，因此通过设计充当可以覆盖整个庞加莱球面的偏振器
实际上，我们在可见频率范围内的全介质亚表面平台上实现了这种APCD，理论上表现出接近100%的透射偏振二向色性，实验上表现出大于90%的透射偏振二向色性
我们利用该系统的完美偏振特性，直接从非偏振光中演示任意偏振，包括线偏振、圆偏振和椭圆偏振
这种一体式亚表面偏振器用作单片任意偏振发生器，最终有望以大大降低的复杂性实现集成纳米光系统的小型化光学器件
这些科学家总结了他们的庞加莱球偏振器的工作原理: 非偏振发光二极管光源照射下APCD亚表面透射光偏振度测量的实验装置
b-d，通过设计的(b)椭圆，(c)线性和(d)圆二色性亚表面的透射光束的测量主轴角ψ，椭圆度角χ和偏振度
绿色偏振椭圆表示从633纳米处的测量斯托克斯参数导出的偏振状态，其与模拟状态一致(红色箭头)
信用:、邓子兰、、周青斌、、、曹、关白鸥、肖淑敏、 “我们设计了基于任意偏振转换二色性的任意状态偏振器，不考虑入射偏振:(1)分析了实现任意偏振转换二色性的平面亚表面的琼斯矩阵；(2)将琼斯矩阵应用于具有精心定制的几何参数的双原子介质亚表面；(3)演示不受输入光束影响的产生的偏振
" “二色性参数在模拟中接近100%，在实验中大于90%，这种完美的性能使得设计的亚表面可以作为任意偏振的偏振器，即使是非偏振光束，”他们补充说
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