光漫射器是一种可以使光线通过它时产生散射的光学元件，可以最大限度的减少甚至消除眩光或者高强度亮点的干扰，被广泛应用于成像、屏幕、显微镜、光谱和波前整形等众多领域中。目前最常用且效果良好的光学漫射器主要为微结构表面漫射器和全息漫射器，他们可以提供相对较高的传输效率且可以对散射光的空间分布进行相应的控制，但他们的光学响应通常对入射角和偏振非常敏感，且缺乏片上集成的潜力，与下一代光子器件不兼容。
为此，卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）和耶拿的弗里德里希·席勒大学的研究人员基于无序介电惠更斯的超表面提出了一种具有波长选择性的完美光学漫射器，其透射光的吸收损耗近乎为0，呈朗伯散射分布，且分布与入射波的角度和偏振无关，其相关内容已发表在Advanced Materials。
介电惠更斯的超表面漫射器示意图
（https://doi.org/10.1002/adma.202105868）
纳米技术的快速发展和人们对小型化的不断要求推动了传统光学元件的不断迭代，且随着平面光源不断取代传统光源，对高效和超薄光学漫射器的需求也变得尤为迫切。为了克服传统光学漫射器的笨重问题，该团队的研究人员将一层专门设计的硅纳米粒子应用到传统基底上，并以无序但又独特的方式将这些粒子进行排列，并借助这些纳米粒子和目标波长光的相互作用实现对入射光方向、波长和偏振的控制。
正如KIT博士研究员、该研究的两位主要作者之一Aso Rahimzadegan所解释的那样，研究团队最初面临着两个基本问题：“我们可以将光漫射器缩小到什么尺寸级别？实现这种漫射器所需的纳米粒子结构和排列方式是什么样的？”
在这两个问题的促使下，研究人员设计了众多具有不同程度位置无序的超表面类型，并最终发现了可以产生完美漫射的最佳组合。耶拿大学博士研究员、第二主要作者Dennis Arslan对此表示“根据确定的最佳组合，我们制造了一种完美超表面漫射器。当用肉眼直接观察时，会发现经漫射器发出的光无论从哪个方向看都保持着相同的亮度。另外，该漫射器的厚度仅为0.2 μm，且可以避免其他波长光的干扰。”
最后，研究人员还表示他们设计的漫射器可以直接嵌入到玻璃环境中，这也说明该漫射器可以非常容易的集成到光子设备、光纤器件和AR/VR显示器中。
本文由光电汇王越根据optics.org内容编译，如需转载请注明。
特色栏目
免责
声明