基于液晶的新型可调介质超表面

介电超表面是光学领域的前沿研究和应用方向之一。它们不仅具有低损耗的优点，而且还能够在亚波长尺度上实现器件厚度。此外，它们可以在多个维度上自由调制光，例如振幅、相位和偏振。

这种传统光学所缺乏的能力对于未来光学系统的集成、小型化和扩展具有重要意义。因此，介电超表面引起了越来越多的工业关注。在发表在《先进设备与仪器》杂志上的一项研究中，剑桥大学的朱大平教授的团队开发了一种新型的基于液晶的可调介质超表面。

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通过利用介电超表面在电控性能之上对液晶固有的取向效应，消除了对液晶取向层材料和相关工艺的需求，从而节省了器件制造时间和成本。这对硅基液晶（LCoS）等器件具有实际意义。

研究团队通过测量器件在不同角度的透射率，定量研究了超表面本身对液晶的取向效应的强度。他们获得了亮度和暗度之间的对比度为25.6。

同时，研究团队在实验中也实现了近红外通信波段94%的调制深度。

本研究提出了一种新型基于液晶的电控超表面。通过利用超表面对液晶固有的取向效应，消除了传统液晶器件中存在的取向过程，从而为传统液晶器件提供了巨大的经济价值。

此外，由于超表面的亚波长特性，理论上可以将器件做得非常薄，从而有效提高液晶器件的响应速度和分辨率。与超表面集成的液晶器件对LCoS等传统液晶器件具有至关重要的研究价值。

相关链接：https://phys.org/news/2024-04-liquid-crystal-based-tunable-dielectric.html

论文链接：https://spj.science.org/doi/10.34133/adi.0040