[发明专利]用于超表面调谐的等离子体色散效应在审
申请号: | 202011410175.1 | 申请日: | 2020-12-04 |
公开(公告)号: | CN112993758A | 公开(公告)日: | 2021-06-18 |
发明(设计)人: | A·贾殷;Z·詹德瑞克;D·莫尔;K·A·戈麦斯;K·苏布拉马尼亚姆 | 申请(专利权)人: | 希捷科技有限公司 |
主分类号: | H01S5/323 | 分类号: | H01S5/323;H01S5/042;H01S5/34;H01S5/343 |
代理公司: | 上海专利商标事务所有限公司 31100 | 代理人: | 何焜;周全 |
地址: | 美国加利*** | 国省代码: | 暂无信息 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 用于 表面 调谐 等离子体 色散 效应 | ||
本申请公开了用于超表面调谐的等离子体色散效应。一种提供对光的低损耗且高带宽调制控制的有源超表面包括布置在衬底上的多个晶胞。控制器动态地更改供应给所述晶胞中的每一个的电极的电压差以更改所述高指数电介质块中的每一个的折射指数,以便可控地使离开所述晶胞的光转向。
本申请要求标题为“Tunable Metasurfaces for Beam Steering”并于2019年12月14日提交的美国临时专利申请序号62/948,234的优先权,其通过引用具体地并入以用于它公开或教导的全部。
背景技术
光学超表面可对传播电磁(EM)波的振幅、相位和极化局部地施以变化。可将这些表面设计为在透射或反射模式下工作以执行诸如束聚焦、转向和其他种类的波前操纵的功能性。人们当前认为,高性能动态超表面能在诸如用于激光雷达的全息摄影、可变焦平面透镜和束转向的行业中具有应用。
通常在视场(例如,潜在束转向角范围)和速度(例如,以期望方式操纵EM波的时间)方面描述动态超表面的性能能力。视场取决于单独的超表面元件(有时称为“晶胞”)的大小以及每个单独的超表面元件的相移操纵能力两者。通常,较窄的晶胞提供使光转向到较宽的角度的潜力,然而可控地使光转向到此类角度的实际能力取决于由超表面的每个单独的晶胞提供的质量因数和最大相移。
为了解决对也提供大相移的窄晶胞的上述需求,一些超表面被设计为包括谐振元件。当光通过谐振器元件多遍时,光积聚与谐振器的质量因数成比例的相移。这种性质的理想谐振器可通过度量QΔn~1来提供,其中Q是谐振器的质量因数并且Δn是由谐振器提供的折射指数调制。在创建具有高质量因数的能够以足够快以适合于对应技术应用的速度提供大Δn的超表面谐振元件时存在许多挑战。
附图说明
图1例示了示例束转向系统,该示例束转向系统包括具有周期性地重复的单位晶胞的有源超表面,这些晶胞充当谐振器以捕获光,在内部反射光,并且可控地使光转向。
图2例示了提供对目标波长的入射光的低损耗且高带宽调制控制的示例可调谐超表面。
图3例示了提供对目标波长的入射光的低损耗且高带宽调制控制的可调谐超表面的另一示例实施方式。
图4例示了提供对目标波长的入射光的低损耗且高带宽调制控制的又一个可调谐超表面的示例晶胞。
图5例示了提供对目标波长的入射光的低损耗且高带宽调制控制的又一个示例超表面。
图6例示了利用热光效应来选择性地对超表面中的多个晶胞中的每一个内的折射指数进行调制的示例超表面。
发明内容
本文公开的实施方式提供用于光的低损耗、高调制带宽控制的有源超表面。根据一个实施方式,一种超表面包括形成在衬底上的多个晶胞。所述晶胞中的每一个包括:高指数电介质块,所述高指数电介质块包括介于正掺杂材料与负掺杂材料之间的界面;和电极,所述电极被配置为跨所述高指数电介质块提供电压差以使电流沿着穿过所述高指数电介质块的电流路径流动,使得所述电流路径的至少一部分基本上平行于由所述超表面限定的平面。所述超表面还包括控制器,所述控制器动态地更改供应给所述晶胞中的每一个的电极的电压差以更改所述高指数电介质块中的每一个的折射指数,以便可控地使离开所述晶胞的光转向。
本发明内容被提供来以简化形式引入在下面在具体实施方式中进一步描述的一些构思。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征,也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。根据各种实现方式以及如在附图中例示并在所附权利要求中限定的实施方式的以下更特定书面的具体实施方式,所要求保护的主题的其他特征、细节、效用和优点将是显而易见的。
具体实施方式
本文描述和要求保护的实施方式提供用于动态束转向的各种可调谐超表面。
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