研讨人员运用一个超外表来发生两个堆叠的全息图画，一个是左手圆偏振（lcp），另一个是右手圆偏振（rcp）。经过对两幅图画（最右边）的干与剖析，得到了入射光的lcp重量和rcl重量的起伏对比度和相位差，能够直接辨认光的偏振状况。
研讨人员初次运用超薄的二维结构层（称为超外表）制作全息图，能够丈量光的偏振度。新的超外表全息图能够用来制作用于偏振丈量的十分快速和紧凑的器材，用于光谱学、传感和通讯运用。
超外表是具有纳米级特征的光学元件，其总厚度小于人类头发的1/50。它们能够用规范的微电子制作技能制作，完成大规模出产，而且能够很容易地集成到晶圆级光学系统中。虽然有这些有期望的特性，但它们还没有在许多实践运用中得到运用。
在光学学会的高影响研讨杂志Optica上，一个多组织组成的研讨小组陈述说，他们运用超外表全息图来有用、快速地测定近红外到可见光波段的偏振度。这项新的作业是朝着功能性的根据超外表的设备迈出的一步，以支撑从电信到化学剖析等一系列运用。
来自我国天津大学的研讨小组组长Xueqian Zhang说：“由超外表制成的全息图是发生亚波长分辨率的高质量图画的有用办法。咱们的作业独特别将超外表全息图运用于偏振丈量，这能够使相机巨细的设备一步丈量偏振，而无需移动部件。”
直接丈量极化
虽然太阳光和大多数家用光源宣布的非偏振光在各个方向上振动，但光学元件（如滤光片）可用于发生偏振光，该偏振光仅在单个平面上传达，通常是笔直或水平的。光谱仪等剖析仪器能够丈量光与资料相互作用后偏振度的改变，以确认其物理性质。不同的光偏振还可用于经过光纤发送多个电信运用信号。
传统的偏振丈量办法往往需求屡次丈量、巨大的光学设备或高质量光学元件的精细调整来直接确认偏振状况。在这项新的作业中，研讨人员用一个超外表来直接测定偏振度，办法是比较以直角偏振的光波的振幅和相位。
超外表发生两个堆叠的全息图画，一个是左手圆极化（lcp），另一个是右手圆极化（rcp）。圆偏振光的特点是电场振动平面在笔直于波的方向的平面上向左或向右旋转。
“堆叠的图画能够简略而快速地用ccd相机拍照，”Zhang说。
“经过剖析两幅全息图画的干与，咱们能够得到入射光束的lcp和rcp重量之间的振幅对比度和相位差，然后辨认偏振状况。”
新技能的关键是一种被称为gerchberg-saxton的算法，它被广泛运用于全息研讨中。研讨人员发现怎么修正该算法，使其能够用于辨认堆叠全息图画中入射光的lcp和rcp重量之间的相位差。
有用极化丈量
研讨人员展现了他们的新的超外表全息办法，利用它来丈量已知偏振的照明光束的偏振态。丈量的偏振态与已知的偏振态符合杰出，证明了该办法的有用性。在未来，超外表能够被整合到相机的感光区域中，制成一个紧凑的偏振丈量设备。
研讨人员运用的超外表是根据Pancharatnam-Berry相位（也称为几许相位）办法，该办法具有相对相位呼应，不会呈现任何色散。这使得超外表全息图能够在很宽的波长范围内作业。
“咱们的办法能够扩展到许多需求偏振丈量的潜在运用，如偏振光谱、传感和通讯，偏振编码全息术也可用于安全信息传输，由于只要知道所需偏振状况的接收器才干解码来自终究全息图画的信息。”
现在他们现已证明了这一概念，研讨人员方案下一步进步该办法的功率，并将其性能与用于丈量极化的传统商用仪器进行比较。
来历：https://phys.org/news/2019-09-metasurface-holograms-fast-compact-polarization.html
