Un diseño de metalente para enfoque en y fuera del centro con un arreglo unidimensional basado en silicio hidrogenado amorfo (a-Si:H) en el espectro visible
Autores: Ali, Jawad; Ahmad, Ashfaq; Choi, Dong-you
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un diseño de metalente para enfoque en y fuera del centro con un arreglo unidimensional basado en silicio hidrogenado amorfo (a-Si:H) en el espectro visible
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Sistemas ópticos
Metalente
Nano-cilindros
Silicio amorfo hidrogenado
Longitudes focales
Simulaciones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
El uso de sistemas ópticos en imágenes médicas, electrónica informática, industrias a gran escala y exploración espacial es común. El rendimiento de estos dispositivos está estrechamente relacionado con la compacidad y las respuestas rápidas de las lentes que se utilizan en estos sistemas ópticos. Las lentes típicas sufren de varios problemas clave, incluyendo eficiencia limitada, tamaño significativo y la presencia de distorsiones inducidas por difracción que comprometen su rendimiento general. Aquí se abordan estas limitaciones mediante el diseño y la simulación de un metalente ultrafino compacto también conocido como lente plana utilizando una metasuperficie dieléctrica. Se coloca una matriz unidimensional de 31 nano-cilindros en un sustrato de vidrio que se utiliza para enfocar la onda incidente tanto en el centro como fuera del centro en el plano focal utilizando simulaciones. Los nano-cilindros están compuestos de silicio amorfo hidrogenado (a-Si:H), que tiene un radio variable en una configuración unidimensional. Los nano-cilindros de silicio amorfo hidrogenado (a-Si:H) se utilizan para la manipulación de la fase del haz incidente trabajando a una frecuencia de 474 THz. Se presentan tres metalentes con longitudes focales de 7.46 m, 10 m y 12.99 m, cada uno con una apertura numérica (NA) de 0.7, 0.6 y 0.5, respectivamente. El metalente de una sola matriz diseñado mostró una eficiencia de transmisión del 73%. Los nano-cilindros obtuvieron un control total de fase de 0-360 que es beneficioso para enfocar el haz en el centro y más allá del centro. Se obtiene un enfoque simétrico en el caso del enfoque fuera del centro en ambos lados del eje óptico. El diseño y las simulaciones del metalente se realizan utilizando herramientas de simulación de dominio de tiempo de diferencia finita (FDTD).
Descripción
El uso de sistemas ópticos en imágenes médicas, electrónica informática, industrias a gran escala y exploración espacial es común. El rendimiento de estos dispositivos está estrechamente relacionado con la compacidad y las respuestas rápidas de las lentes que se utilizan en estos sistemas ópticos. Las lentes típicas sufren de varios problemas clave, incluyendo eficiencia limitada, tamaño significativo y la presencia de distorsiones inducidas por difracción que comprometen su rendimiento general. Aquí se abordan estas limitaciones mediante el diseño y la simulación de un metalente ultrafino compacto también conocido como lente plana utilizando una metasuperficie dieléctrica. Se coloca una matriz unidimensional de 31 nano-cilindros en un sustrato de vidrio que se utiliza para enfocar la onda incidente tanto en el centro como fuera del centro en el plano focal utilizando simulaciones. Los nano-cilindros están compuestos de silicio amorfo hidrogenado (a-Si:H), que tiene un radio variable en una configuración unidimensional. Los nano-cilindros de silicio amorfo hidrogenado (a-Si:H) se utilizan para la manipulación de la fase del haz incidente trabajando a una frecuencia de 474 THz. Se presentan tres metalentes con longitudes focales de 7.46 m, 10 m y 12.99 m, cada uno con una apertura numérica (NA) de 0.7, 0.6 y 0.5, respectivamente. El metalente de una sola matriz diseñado mostró una eficiencia de transmisión del 73%. Los nano-cilindros obtuvieron un control total de fase de 0-360 que es beneficioso para enfocar el haz en el centro y más allá del centro. Se obtiene un enfoque simétrico en el caso del enfoque fuera del centro en ambos lados del eje óptico. El diseño y las simulaciones del metalente se realizan utilizando herramientas de simulación de dominio de tiempo de diferencia finita (FDTD).