近日，我校信息与通信学院肖功利研究员联合中山大学微电子学院王冰博士团队，在集成超构透镜聚焦成像研究方面取得重要进展。研究成果题为“Doublet metalens for polarization conversion as well as focusing”（用于偏振转换和聚焦的级联超构透镜），论文在线发表在国际光电子学技术领域TOP期刊《Journal of Lightwave Technology》（2022年影响因子4.7，JCR分区：Q1，中科院分区：1/2区。）。该学术论文由肖功利研究员和王冰博士共同指导，硕士研究生陈佳宇同学为第二作者，我校为论文第一完成单位。
图（a）超构透镜偏振转换与聚焦示意图，图(b) 在不同波长下的宽带聚焦色散特性
该研究针对实际应用中光学透镜存在的问题，即需要增加一个四分之一波片来将线性极化光转换为圆极化光。这导致了系统操作复杂和能源使用效率低下等问题。为了解决这些缺陷，研究团队提出了一种有效的方法，即将极化转换结构集成到金属上。团队设计了一种基于几何相位的集成超构透镜，在线偏振入射下可以实现良好的聚焦，从而解决了光源复杂度的问题。这种用于偏振转换和聚焦的级联超构透镜结构由上下两层组成，如上图（a）所示。下层采用金椭圆柱周期单元实现宽带偏振转换，而上层采用TiO2阵列实现几何相位聚焦。所设计的器件不仅在波长950nm处具有良好的聚焦效果，而且在波长范围为900～1000nm时也表现出良好的聚焦特性，如上图（b）所示。这种集偏振转换与聚焦一体的超构透镜设计思路不仅适用于不同波长段，还可以应用于基于几何相位的任何光学透镜设计，例如消色差和全息成像等。这种设计能够满足器件小型化和功能多样化的要求。
以上研究成果得到了国家自然科学基金（No. 62165004, 61805053）、广西自然科学基金（No. 2023GXNSFAA026108）、广西研究生教育创新项目（No. 2022YCXS047, 2021YCXS040）以及国家重点研发计划项目（No. 2019YFB2203302）的资助。
文章在线发表详见链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10313946(DOI: 10.1109/JLT.2023.3331543)
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