研究员开发新光子器件 能实现更轻便AR/VR 3D全息显示器

近日,哥伦比亚大学的研究者研发了一种新型综合光子装置：可以将最初限制在光波导中的光转换为自由空间中的任意光学图案的漏波超表面。

光子集成和自由空间光学接口的关键挑战是将限制在波导内的简单波导模式转换为具有复杂波长的自由空间波导，反之亦然。团队以过去的研究作为基础，并将设备的功能从控制自由空间光波扩展到控制导波。

团队通过实验证明了多个漏波超表面可以将沿着横截面为一个波长量级的波导传播的波导模式转换为自由空间发射。研究结果包括：

漏波超透镜在自由空间中产生焦斑。这种器件将是在PIC芯片之间形成低损耗、高容量自由空间光学链路的理想器件。

漏波光学晶格发生器可以产生数百个焦斑，并在自由空间中形成戈姆晶格图案。通常，漏波超表面可以产生复杂的非周期和三维光学晶格来捕获冷原子和分子。这一能力将允许研究人员研究奇异的量子光学现象或进行其他平台不容易实现的量子模拟，并帮助他们能够大幅降低基于原子阵列的量子器件的复杂性、体积和成本。例如，漏波超表面可以直接集成到真空室中，以简化光学系统，从而使原子钟等便携式量子光学应用成为可能。

漏波涡流光束发生器，其能够产生具有螺旋形波前的光束。这可以带来一种使用具有高质量成形信号的波前的光波通信进行相对较高容量的相互通信。

团队目前的演示是基于近红外波长的简单聚合物氮化硅材料平台。所以，他们计划下一步展示基于更稳健的氮化硅平台的设备。他们同时计划展示高输出效率和在可见波长下工作的设计，而这将更适合量子光学和全息显示器等应用。该公司表示，他们正在开发一种新的材料，可以提供更好的性能和更低的成本。该公司的目标是在未来几年内将其产品推向市场。

（编辑：银川站长网）

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