光路方向のオンデマンド偏光変換のためのメタ表面光学

偏光は科学において重要な役割を果たすため、その汎用的操作が不可欠である。しかし、既存の偏光光学では単一横断面でしか偏光を操作できない。今回我々は、入射偏光にかかわらず、伝搬方向に沿って任意に選ばれた偏光応答を付与できる、メタ表面に基づく新種の偏光板と波長板を実証する。その基本機構は、入射波形を異なる偏光状態の鉛筆状ビームのアンサンブルに変換することに依拠している。このビームは光軸方向にうなりを生み出すことで、光が伝搬するにつれ、結果として生じる偏光を自在に局所的に変化させる。注目すべきことに、構造複屈折メタ表面をマトリックスベースのホログラフィーと合わせて用いることで、入射偏光の先験的知識なしに望みの伝搬依存性偏光応答を生じさせることができる。この機能は、別の方法で実現するとしたら、偏光に敏感な3つのホログラムが必要になる。今回の研究結果は、多機能メタ表面の設計における偏光利用の幅を広げ、チューナブル構造化光、光スイッチング可能なデバイス、汎用的な光-物質相互作用に応用できる可能性がある。