准晶体超表面可同时投射全息图像和光图案

科学家们开发出一种新设计，可同时投射全息图像并创建具有十倍旋转对称性的准晶体特殊衍射图案，从而推动了超表面技术的发展。这种超薄材料将类晶体的独特性能与光操纵技术融为一体。

超表面已因其能以不同寻常的方式弯曲光线而闻名，有望在全息显示、光开关甚至高级安全功能等领域实现新一代超薄设备。

传统上，超表面依赖于以规则网格排列的称为元原子的微小结构。这种新设计打破了这一传统，将这些元原子以更复杂的准晶体模式排列。准晶体虽然有序，但缺乏重复结构。这种创新的排列方式让超表面同时实现了两种功能。

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准晶体超表面全息示意图

通过操纵光的相位，超表面可以通过编程在特定距离上重建图像，从而产生全息显示。此外，元原子以准晶体模式排列，可产生远场可见的独特光衍射图样。

与传统超表面相比，这种新设计具有显著优势。首先，它的多功能性使一个超表面可以同时完成两项任务，简化了器件设计。其次，准晶体排列可实现对光操纵的更精确控制。

与周期性排列相比，准晶体超表面具有独特的优势。它可以通过将超表面的全局对称性与元原子的局部响应相结合来进行设计。因此，可以实现更多功能。

这些进步为新一代超薄设备的诞生铺平了道路，带来了令人兴奋的可能性。高分辨率的超薄全息显示屏可用于各种应用。超快、高效的光开关设备也指日可待。

经过精心设计的具有高分辨率全息图像的衍射图案可用于三维成像和光学安全。例如，这项技术可以提供先进的安全功能，如用于防伪和安全通信的衍射元件。

此外，通过同时检测波阵面和衍射图样，这种现象可能为揭示具有特殊排列和局部光学响应超过振幅的多物质准晶体提供一个新的视角。

该研究成果发表在《eLight》杂志上。

相关链接：https://phys.org/news/2024-06-scientists-quasicrystal-metasurface-holographic-images.html

论文链接：https://dx.doi.org/10.1186/s43593-024-00065-7