激光网3月1日消息，Opto-Electronic Advances的一篇新出版物讨论了一种微型可调谐空气光束光学超器件。
艾里光束因其独特的特性，如非衍射、自加速和自修复等，引起了广泛的研究兴趣。自发现以来，随着对可调谐艾里光束的需求不断增加，研究一直在系统地推进。光学捕获通常是通过紧密聚焦的高斯光束来实现的，以产生光学梯度力，这些力用于将粒子限制在几微米内，这主要是由于瑞利长度相对较短。相比之下，空气光束可以精确控制其传播轨迹，可以沿着指定路径光学操纵空气或液体中的粒子，并具有穿越障碍物的能力。这些光束还可以促进具有所需曲率的表面的加工，以增强激光制造的适应性。
产生艾里光束的方法通常涉及复杂且昂贵的光学设备，例如复杂的光学透镜系统和空间光调制器。这些技术为实现可调谐艾里光束提供了途径。复杂的光学透镜系统可以通过调整柱面透镜系统的倾斜角度来产生可调谐的艾里光束。SLM 通过执行像素级相位变化来实现可调谐的 Airy 光束。尽管这些方法在获得对艾里光束的一定程度的控制方面具有优势，但每种技术都有其相应的缺点。复杂的光学设置不可避免地会遇到实现精确对准的困难。SLM面临转换效率低、分辨率有限、入射极化和功率限制等问题。由于使用笨重的组件，这些技术也难以实现紧凑和集成的光学系统。
目前，有几项研究侧重于利用超表面产生 Airy 光束。例如，通过将具有不同透镜轮廓的立方相组合在一起，可以产生具有不同轨迹的各种艾里光束。此外，将立方相和梯度相集成到单个超表面中，可以精确控制艾里光束的轨迹。尽管目前的研究证明了在密闭空间内操纵艾里光束的传播轨迹或焦点位置的各种方法，但对生成的艾里光束进行实时调整仍然具有挑战性。
本文的作者提出了一种新的方法，利用双层、全介电超器件生成可调谐的艾里光束。该方法涉及集成和旋转精心设计的相位曲线，包括三次和两个离轴菲涅耳透镜相位曲线。如图1所示，通过这两个超表面的旋转动态操纵Airy光束的轨迹，实现了Airy光束生成的可调性。我们对概念验证元设备进行实验研究，以验证其可行性和灵活性。这些实验结果与理论上预测的艾里光束的强度分布和传播动力学非常吻合。
这种用于调整艾里光束的焦点和传播路径的技术将能够促进光学操纵和激光制造。通过调整这些相位剖面的参数，可以很容易地定制艾里光束的传播轨迹和覆盖范围的操纵能力。这种方法在不增加器件尺寸的情况下有效地增强了 Airy 波束的调制灵活性。通过压电实现的超表面的实时旋转进一步增强了这些超器件的可调性和灵活性。与传统的倾斜圆柱形伸缩系统或SLM相比，所展示的超器件显著降低了体积厚度和操作复杂性。这可以帮助我们更好地利用 Airy 光束的三个显着特性：非衍射、自加速和自修复。此外，它可以无缝地适应其他工作频段，而不受偏振或其他限制的限制。利用小型化和简单控制的优势，所提出的元器件与各种光学器件兼容，并具有广泛的应用前景。
