近赤外領域で高効率の異常透過を実行する全誘電体位相勾配メタ表面

要約

シリカ基板に支持された不連続な規則的な六角形のナノロッドからなる、異常な透過効率が高く、異常な屈折角が大きい位相勾配メタサーフェスを提案し、数値的に示します。メタサーフェスは、1400〜1600 nmの波長範囲で、高い異常な伝送効率と完全な2 \（\ pi \）位相シフトを実現します。中心波長が約1529nmの場合、総透過効率は96.5％に達し、異常な屈折角は30.64度と、望ましい異常透過効率は96.2％に達します。周期と周期間隔あたりのナノロッド数を調整すると、68.58の大きな異常屈折角で異常透過効率が69.6％を超えます。提案された設計の優れた性能は、光波面制御デバイスへの応用への道を開くかもしれません。

はじめに

近年、位相勾配メタサーフェスは、高度な波面工学の新しい経路を提供しているため、ますます注目を集めています[1,2,3,4,5,6,7]。従来の波面制御デバイスと比較して、位相勾配メタサーフェスははるかに柔軟性があり、光の振幅と位相を変調することができます[8、9、10、11]。さらに、一種の二次元メタマテリアルとして、それらはフォトニック集積システムの分野でより簡単に適用できます。 Yuら以来。位相勾配メタ表面としてV字型アンテナアレイを提案し、一般化された屈折法則の概念を詳細に説明し[12]、個別のナノアンテナアレイに基づくさまざまな位相勾配メタ表面が提案および調査されました[2、3、4、 5,6,7,8,9,10,11,12,13]。たとえば、Liu etal。 V字型の金アンテナアレイに金格子を導入し、異常な伝送効率を金格子なしの15倍に高めました[14]。位相勾配メタサーフェスは多くの分野で使用されており、そのアプリケーションには、デフレクター[8、15、16、17]、指向性表面波カプラー[18、19]、ホログラフィックデバイス[20、21、22]、および渦ビーム発生器が含まれます。 [23、24、25]。金属ベースのメタ表面のアプリケーションの見通しは多くの分野で検証されていますが、メタ表面の性能は通常、金属材料の非常に高い固有のオーム損失によって制限されます[26、27]。誘電体には固有のオーム損失がないため、高性能の全誘電体メタ表面の設計において、人々は金属材料を誘電体材料に置き換えようとしました[28、29]。

より最近では、全誘電体位相勾配メタ表面の使用における一般的な課題は、大きな異常屈折角で高い異常透過効率を達成することの難しさでした。この問題を解決するために、周等。石英基板上に配置された円形シリコンナノロッドの勾配アレイからなるメタサーフェスを設計し、異常な屈折角19.27で71％の異常な透過効率を達成しました[6]。ヤンら。高効率の異常透過のためにシリコンナノアンテナに基づく全誘電体メタ表面を設計しました。異常透過効率は29.62の異常屈折角で80.5％に達しました[30]。 2019年には、十字型の構造によって促進され、全誘電体メタ表面の異常な透過効率は、異常な屈折角30度で83.5％に達しました[31]。特に、David Sell etal。周期的な誘電体メタ表面を提案し、実験的に調査しました。この研究では、著者は、最大50度の外向き角度に対して高効率（> 90％）で異常屈折を数値的および実験的に観察することができました[32]。さらに、一部の研究者は、広帯域で高い複屈折を備えた双曲線メタマテリアルの利点を利用して、高い伝送効率を実現しています[33、34]。

この作業では、私たちの目標は、高い異常な透過効率を同時に取得し、異常な屈折角を拡大するために、全誘電体メタサーフェスを設計することです。提案されたメタ表面は、シリカ基板によって支持された不連続な規則的な六角形のシリコンナノロッドで構成されています。有限差分時間領域（FDTD）法を使用して、提案された構造の異常な伝送効率と異常な屈折角を体系的に分析します。結果は、1529 nmの中心波長で、誘電体メタ表面の総透過効率が96.5％に達する可能性があることを示しています。さらに、所望の異常な透過効率のセクションは、３０．６４の異常な屈折角で９６．２％まで高くなる可能性がある。周期間隔と周期ごとの要素数を調整することにより、異常屈折角を拡大することができます。中心波長1536nmで69.7％という異常な透過効率で68.58に達する異常な屈折角を数値的に示します。提案された全誘電体メタ表面は、高度な波面工学において重要な役割を果たすと考えられています。

設計と方法

位相勾配メタサーフェスの場合、幾何学的形態とパラメータがデバイスのパフォーマンスに大きく影響します。図1に示すように、最初に、シリカ基板をベースにした通常の六角形のナノロッドで構成される単純なアレイ構造を調査します。単純なアレイ構造の伝送効率と位相分布は、FDTD法を使用して分析されます。シミュレーションでは、 x -および y -方向は周期境界条件として設定され、 z -方向は完全一致レイヤーとして設定されます。底部に入射する通常の横波（TE）波を設定しました。入射光の電界方向は y に沿っています -方向であり、波長範囲は1400〜1600nmです。数値解析では、シリコンとシリカの屈折率は、Palikによって提案されたデータから取得されます[35]。実験的に、半無制限のシリカ基板を製造するには、エッチングプロセスを実行する必要があります。また、低圧化学蒸着（LPCVD）法を使用して、シリカ基板の上に1200nmのシリコン膜を堆積する必要があります。シリコン膜にZEP520Aフォトレジストをスピンコートした後、レジストとしてCrの薄層を蒸着します。六角形の誘電体ナノロッドは、電子ビームリソグラフィー（EBL）によって得ることができます。最後に、リムーバー1165と\（O_2 \）プラズマを使用してフォトレジストを除去し、設計された全誘電体位相勾配メタ表面を生成します[4、6]。ただし、通常の六角形のナノロッドの断面は、実際の実験的製造における近接効果のために円に似ている場合があります。この問題を解決するために、サンプルの形態に応じて近接効果補正（PEC）とEBLの線量を調整できます。スキームを調整することで、最終的には正確に製造された通常の六角形のメタサーフェスを取得できると考えています。

理想的な境界とは異なり、光がメタサーフェスを伝搬すると、偏光状態、位相、波面などの光学特性が大幅に変化します。電磁波がこれらの界面を伝播するとき、幾何光学における古典的なスネルの法則ではこれらの現象を説明できず、普遍的な一般化されたスネルの法則が生じます[8、9、10、11、12]。一般化されたスネルの法則に基づいて、2つの媒体の界面での異常な反射または屈折は、水平方向の位相分布のために発生します。 2種類の屈折を次のように表すことができます

$$ \ begin {aligned} \ begin {aligned} n_r \ sin \ theta _r-n_i \ sin \ theta _i =\ frac {\ lambda _0} {2 \ pi} \ frac {{\ hbox {d}} \ phi } {{\ text {d}} x} \ end {aligned} \ end {aligned} $$（1）

ここで、\（\ theta _r \）は屈折角または異常な屈折角を表し、\（\ theta _i \）は入射角を表します。屈折率\（n_r \）は通常、空気の屈折率を指し、その大きさは1です。対照的に、\（n_i \）はメタ表面材料の屈折率を指し、\（\ lambda _0 \）は次のようになります。自由空間での動作波長。d\（\ phi \）/ \（{\ text {d}} x \）は位相勾配です。位相勾配メタサーフェスは、異常な透過を制御するために、長期間にわたって完全なほぼ線形の\（2 \ pi \）位相シフトを達成する必要があります。したがって、位相勾配は

$$ \ begin {aligned} \ begin {aligned} \ frac {{\ hbox {d}} \ phi} {{\ text {d}} x} =\ frac {2 \ pi} {P_x} \ end {aligned } \ end {aligned} $$（2）

ここで、\（P_x \）は、 x に沿って提案されたメタサーフェスの周期です。 -軸。この作業では、インターフェースに入射する通常の光のみを考慮します。したがって、\（\ theta _i \）は0であり、方程式は次のようにさらに簡略化できます。

$$ \ begin {aligned} \ begin {aligned} sin \ theta _r =\ frac {\ lambda _0} {2 \ pi} \ frac {{\ hbox {d}} \ phi} {{\ text {d}} x} =\ frac {\ lambda _0} {P_x} \ end {aligned} \ end {aligned} $$（3）

位相勾配メタサーフェスは、低次の異常な透過だけでなく、高次の異常な透過も示します。高次の異常な屈折角を決定するために、一般化されたスネルの法則を修正するための格子方程式を導入します[36、37、38]。修正された一般化されたスネルの法則は

$$ \ begin {aligned} \ begin {aligned} \ sin \ theta _r =m \ frac {\ lambda _0} {P_x} + \ frac {\ lambda _0} {P_x} =（m + 1）\ frac {\ lambda _0} {P_x} \ end {aligned} \ end {aligned} $$（4）

ここで m 従来の回折次数を表します。元の0次の位置から1次の位置への電磁波のシフトを使用して、異常な屈折角を決定できます。さらに、周期と動作波長によって、回折次数の総数が決まります。 \（\ lambda _0 \）と\（P_x \）の比率は、mの目的の値に影響します。 \（\ lambda _0 \）/ \（P_x \）が0.5より大きい場合、 m は0の値のみを取ることができます。この場合、0、-1、および1の3つの回折次数しか取得できません。ただし、\（\ lambda _0 \）/ \（P_x \）が0.5未満の場合、 m は0または1のいずれかの値を取ることができ、その場合、5つの回折次数を取得できます：\（-2、-1、0、1 \）、および2。以下の説明では、この理論は計算結果によって証明されます。。

提案構造の特徴を説明するために、主に異常透過の効率と屈折角を計算します。総伝送効率と異常伝送効率は次のように定義されます

$$ \ begin {aligned} T =I _ {\ mathrm {out}} / I _ {\ mathrm {in}} \ end {aligned} $$（5）$$ \ begin {aligned} \ eta =I_r / I_ { in} \ end {aligned} $$（6）

ここで、\（I _ {\ mathrm {in}} \）は入力強度、\（I _ {\ mathrm {out}} \）は総透過強度、\（I_r \）は異常屈折に沿った透過強度です。角度。

提案された構造では、正六角形 w の高さ\（H_1 \）と辺の長さを調整することにより、完全な2 \（\ pi \）位相シフトを実現したいと考えています。。期間を P に設定します 500 nmに設定し、基板の厚さ\（H_2 \）を7050nmに設定します。基板の厚さ\（H_2 \）は\（4 \ lambda \）よりも大きいため、基板は半分無制限の基板と見なすことができます。 \（H_1 \）と w の変化に伴う位相変化 1529nmの波長での図2aを示します。正六角形 w の辺の長さによって透過光の位相が変化することは明らかです。、ただし、高さ\（H_1 \）が800 nmを超える場合にのみ、この構造は完全な2 \（\ pi \）位相シフトを実現できます。高い伝送効率は、位相勾配メタサーフェスを設計するときに考慮する必要があるもう1つの要素です。図2b、cは、図1に示す周期的ナノロッドのさまざまな高さ\（H_1 \）での、波長による透過効率と反射効率の変化を示しています。構造パラメータ w 160nmに設定されています。図2bに示すように、ピーク透過効率の波長は、ナノロッドの高さが高くなるにつれて赤方偏移します。明らかに、ナノロッドの高さは、透過効率と反射効率に顕著な影響を及ぼします。ここでは、高い伝送効率を得るために、高さ\（H_1 \）を1200nmに設定しています。この値では、単純で均質なメタ表面の最高の透過効率は、1540 nmの波長で98.70％と高くなります。図2dは、さまざまな高さ\（H_2 \）での波長による伝送効率の変化を示しています。伝送効率は、基板の厚さが増すにつれて周期的に変化します\（H_2 \）。

図3a、bは、1000〜1600 nmの波長範囲で正六角形の辺の長さを変更することによる、単純なアレイ構造の反射効率と位相の変化を示しています。図3a、bに示すように、反射スペクトルには多くの識別可能な共振ピークがあります。シンプルなアレイ構造により、共振波長ごとにほぼ\（\ pi \）の位相シフトを実現できます。正六角形の辺の長さが w の場合、完全な\（2 \ pi \）位相シフトを実現できることは明らかです。 1529nmの波長で100から220nmに変化します。 \（2 \ pi \）位相シフトのメカニズムをさらに明確にするために、電磁多重極展開（EME）法を使用して、孤立した通常の六角形シリコンナノロッドの散乱断面積（SCS）を計算します[31、41]。図3cに、 w の電気双極子（ED）、磁気双極子（MD）、電気四重極（EQ）、および磁気四重極（MQ）コンポーネントの計算された散乱SCSをプロットします。 =160nm。明らかに、さまざまな三重共鳴、特に双極子共鳴が動作波長で励起されます。ただし、孤立粒子の三重共鳴の励起と周期粒子の三重共鳴の励起の間にはいくつかの偏差があります。 1529 nmの波長では急激な位相変化はありません。これは、\（2 \ pi \）位相シフトが1つのモードのみによって形成されることを示しています。したがって、1529 nmの波長での\（2 \ pi \）位相制御メカニズムは、固有モード解析によって解析されます[42]。これらのナノロッドは、低品質係数のファブリペロー共振器と見なすことができ、基本モードの実効屈折率によって位相を変調することができます。したがって、フェーズは次のように示されます

$$ \ begin {aligned} \ begin {aligned} \ varphi =H_1 * n _ {\ mathrm {eff}} * 2 \ pi / \ lambda \ end {aligned} \ end {aligned} $$（7）

ここで、\（H_1 \）はこれらのナノロッドの高さ、\（n _ {\ mathrm {eff}} \）は固有モード解析によって得られた基本モードの実効屈折率、\（\ lambda \）は動作波長です。。図3dでは、それぞれ1300nmと1529nmの波長で、固有モード解析（破線）と数値シミュレーション（実線）によって得られた位相プロファイルをプロットしています。図3dに示すように、2種類の三重共鳴に対応する1300nmの波長でシミュレートされた位相に2つの急激な位相の減少があります。 w の場合 100から250nmに変化する場合、2つの方法で得られる相変化の傾向は、1529nmの波長で基本的に同じです。図3aの反射ピークの赤方偏移によると、 w が250nmより大きい場合、三重共鳴は1529nmの波長で励起されます。表1に示すように、各元素の構造パラメータは100〜220 nmの範囲にあるため、この作業で提案するメタサーフェスの場合、この範囲内で三重共鳴は励起されません。したがって、位相シフトは主にファブリペロー共鳴に基づいていると推測できます[6、39、40、42]。一般化されたスネルの法則によれば、メタサーフェスに\（2 \ pi \）位相シフト能力がある場合、異常な伝送を実現できます。位相シフトが等間隔になり、\（2 \ pi \）の全範囲をカバーするようにナノロッドのサイズを調整することにより、波面を移動させてビームを偏向させることができます。図3eは、位相勾配メタサーフェスの概略図を示しています。 \（2 \ pi / 5 \）相間隔の異なるサイズの6つのシリコンナノロッドがシリカ基板上に配列され、0から\（2 \ pi \）までの完全な位相勾配を形成します。紫色のボックスは完全な期間を表し、\（P_x \）と\（P_y \）はそれぞれ3000nmと500nmに設定されています。

<図>

結果と考察

表1は、提案された構造の各要素の構造パラメータを示しています。透過光の位相分布と強度を調べます。解析を容易にするために、座標の原点をスーパーセルの中心として設定します。 1400〜1600nmの波長範囲で透過光の位相分布をシミュレートします。図4aに示すように、提案された構造は、1400〜1600 nmの範囲で完全な\（2 \ pi \）位相シフトを実現できます。これを明確にするために、図4bは、中心波長1529nmでの位相シフト曲線を示しています。図4bに示すように、位相シフトは線形傾向を示し、非常にスムーズです。一般化されたスネルの法則によれば、位相シフトの線形性が優れているほど、透過光の装備位相面は平坦になります。提案されたメタサーフェスの透過率と反射率を1400〜1600 nmの範囲でシミュレートし、その結果を図4cに示します。曲線を観察することにより、全透過率が非常に効率的であり、動作波長範囲全体で60％を超えていることがわかります。 1529 nmの波長では、総透過効率は96.5％に達し、反射効率は3.4％になります。構造の反射率とシリカ基板の透過率の合計は、全波長範囲で1です。したがって、反射は主に空気と基板の間の最初の界面で発生すると判断できます。図4cに示すように、3つの透過曲線の違いはほとんど識別できず、構造の吸収によって引き起こされます。近赤外波長域のシリコンの屈折率の虚数部が非常に小さいため、吸収率は0.1％をはるかに下回ります。したがって、吸収率はごくわずかです。透過効率と反射効率は波長とは逆の傾向を示し、構造の損失は主に反射によるものです。提案された位相勾配メタサーフェスは、完全なほぼ線形の\（2 \ pi \）位相シフトを実現し、同時に1400〜1600nmの範囲でより高い伝送効率を維持できることは明らかです。

図5aに示すように、動作波長範囲全体にわたる位相勾配メタサーフェスの望ましい異常な透過効率も計算し、入射光のエネルギーに正規化します。図4cと図5aを比較すると、波長による総伝送効率と異常伝送効率の傾向が一貫していることがわかります。結果は、1527〜1545および1591〜1600 nmの波長範囲で望ましい異常な伝送効率が80％を超えることを示しています。驚くべきことに、異常な透過効率は1529 nmの波長で96.2％と高くなっています。図5bは、1529nmの波長での遠方界透過効率と異常な屈折角の関係を示しています。透過光の遠方場エネルギーは主に30.64度の角度に集中しており、他の2つの角度には弱いエネルギーしか分布していないことがわかります。簡単に観察できるように、図5cは、中心波長でのメタ表面構成の位相分布を示しています。図5cから、透過光は明らかに屈折しており、波面は比較的平坦であることがわかります。動作波長と構造の周期を式（1）に代入することによって。（3）、シミュレーション結果に非常に近い30.642の異常な透過角度\（\ theta _r \）が得られます。回折次数の数と周期に対する波長の比率の関係を確認するために、\（\ lambda _0 \）/ \（P_x \）を臨界値0.5に設定し、5つの異なる波長を選択して理論計算を実行します。およびFDTDシミュレーション。結果を表2に示します。明らかに、シミュレーション結果は計算結果と非常に一致しています。

<図>

表2に示す提案された構造の計算およびシミュレーションされた角度によると、\（\ lambda _0 \）/ \（P_x \）が0.5より大きい場合、回折次数0と回折次数1のみが存在し、存在しません。回折次数2。\（\ lambda _0 \）/ \（P_x \）が0.5未満の場合、シミュレーションで回折次数0、1、および2が取得されます。この結果は、上記の理論的分析と完全に一致しており、したがって、一般化されたスネルの法則とグレーティング理論の組み合わせの信頼性を完全に確認しています。

図6a、bでは、波長範囲は1400〜1600 nmであり、総透過効率と異常透過効率が基板の厚さ\（H_2 \）の関数としてプロットされています。伝送効率は基板の厚さの影響を受け、ピーク波長は厚さが増すにつれて赤方偏移します。基板の厚さが増すにつれて、総伝送効率と異常伝送効率の両方が周期的に変化することは明らかです。コンピュータシミュレーションでのメモリ消費を減らすために、最適化された基板の厚さは7050 nmに設定され、望ましい異常な伝送効率は1529 nmの波長で96.2％に達します。基板が厚くても高い異常伝送効率が得られると考えています。また、図6cに示すように、入射光の偏光角による異常な透過効率の変化を計算します。 1529 nmの波長では、異常な透過効率は偏光角の増加とともに増加し、偏光角が90（ y ）のときに最大に達します。 -分極）。一辺の長さを考えると w 構造の計算には正確な数値が必要であり、正確に作成するのは難しい場合があるため、 w のさまざまな値で異常な伝送効率を計算します。構造の公差をテストします。図6dに示すように、構造の公差は、辺の長さ w を変更することによって得られます。表1にリストされている構造パラメータに基づいています。これらの曲線\（U_1 \）– \（U_6 \）は、周期間隔ごとの6つのナノロッドの辺の長さによる異常な透過効率の変化を表しています。横軸\（\ Delta w \）は、シミュレートされた辺の長さと表1にリストされている辺の長さの差を表します。曲線\（U_1 \）は非常に平坦であり、異常な伝送効率は2だけ変化することがわかります。％、20nmの帯域幅内の辺の長さ。曲線\（U_2 \）、\（U_3 \）、\（U_4 \）、および\（U_5 \）の傾向は基本的に同じであり、辺の長さが範囲内の場合、90％を超える異常な伝送効率が得られます。 20nmの帯域幅。明らかに、\（U_6 \）の辺の長さを変更すると、パフォーマンスに最も顕著な影響があります。それにもかかわらず、\（U_6 \）は依然として高い異常な伝送効率を示します。辺の長さを10nm短くすると、異常な透過効率は90％を超えたままになります。辺の長さを10nm長くすると、異常な伝送効率に大きな影響がありますが、それでも87％を超えています。これらの結果は、製造中の小さなエラーがメタサーフェスのパフォーマンスに実質的に影響を与えないことを証明しています。

それは式から見ることができます。（3）異常な透過光の回折角は\（\ lambda _0 \）/ \（P_x \）の影響を受けます。したがって、\（P_x \）の大きさを変更して、さまざまな異常な屈折角を取得しようとします。さまざまな異常な屈折角を実現するための効果的な方法は、周期的な間隔ごとに要素の数を変更することです。したがって、複数のセットを使用して位相勾配メタサーフェスをさらに設計します。周期間隔ごとのメタサーフェスの要素は、3から9に変化します。メタサーフェスのグループごとに異常な透過効率が最も高い動作波長を選択し、透過光の位相分布を観察します。シミュレーション結果は図7a–fにプロットされています。要素の数が9から3に減少すると、\（\ lambda _0 \）/ \（P_x \）の比率は徐々に増加し、異常な透過角度は19.35から68.58に増加します。図7a–fは、さまざまな要素を持つ位相勾配メタサーフェスがほぼ線形の位相分布を実現できること、および透過光の波面が比較的滑らかであることを示しています。図8a〜fに示すように、上記の構成の遠方場分析を実行し、各回折角に沿った透過光のエネルギー分布をプロットします。 19.35から46.68まで80％以上の異常な伝送効率を得ることができます。各要素の構造パラメータと詳細な数値結果を表3に示します。最適化プロセスでは、正六角形の辺の長さ w および期間 P 主な最適化パラメータです。

<図>

According to the generalized Snell’s Law, to design a larger anomalous refraction angle $\theta _r$, we should increase the ratio of the working wavelength $\lambda$ to the structural period $P_x$. As shown in Fig. 9a, we plot the phase variation of the transmitted light along the x -direction for wavelengths of 1400–1600 nm. For clarity, we select four wavelength points, i.e., 1450 nm, 1500 nm, the central working wavelength 1536 nm, and 1550 nm, to plot the phase shift curves shown in Fig. 9b. It is clear that the all-dielectric metasurface can realize a full $2\pi$ phase shift for the wavelength points. From Fig. 9b, we can see that the phase variation shows a linear trend along the x -direction. We calculate the total transmission efficiency and the desired anomalous transmission efficiency of the structure in the working band, the results of which are shown in Fig. 9c. It can be observed that the total transmission efficiency is lower than before. However, at the operating wavelength of 1536 nm, the anomalous transmission efficiency can reach 69.6% with an anomalous refraction angle of 68.58. The phase distribution of transmitted light and the energy distributions at different anomalous refraction angles are shown in Figs. 7f and 8f, respectively. From the electric field distribution, we can clearly see that the equilateral phase plane of the transmitted light is very flat. The transmitted light emits very little energy at 0 and $-68.58$, and the majority of transmitted light is concentrated at 68.58. The anomalous transmission performance of the all-dielectric phase-gradient metasurface designed by us is better than that of most of the metasurface structures proposed before, and the anomalous transmission efficiency can reach more than 60% within the range of anomalous refraction angles from 0 to 70. Based on the above analysis, an anomalous refraction angle of approximately 30 is the most reasonable. At this anomalous refraction angle, the highest anomalous transmission efficiency can be achieved, and the anomalous refraction angle can be guaranteed to be large enough.

Conclusions

In summary, we designed and numerically investigated an all-dielectric phase-gradient metasurface to achieve high-efficiency anomalous transmission in the near-infrared region. The metasurface consists of regular hexagonal silicon nanorods arranged on a silica substrate. The FDTD method was used to calculate the transmission efficiency and anomalous refraction angle of the transmitted light. The results show that the metasurface can realize a complete $2\pi$ phase shift in the wavelength range of 1400–1600 nm. At a center wavelength of 1529 nm, the desired anomalous transmission efficiency reached 96.2% with an anomalous refraction angle of 30.64. Furthermore, the anomalous transmission efficiency exceeded 80% in the range of 1527–1545 nm, which means that our design is more flexible. We also designed multiple sets of phase-gradient metasurfaces by changing the number of elements per periodic interval and adjusting the period of the metasurface. The optimized results show that we can modulate the anomalous refraction angle in the range of 19.35-68.58. When the anomalous refraction angle is less than 46.68, more than 80% of the anomalous transmission efficiency can be obtained. Such an all-dielectric metasurface will be easy to apply to integrated optical devices.

データと資料の可用性

The datasets generated and analyzed during the current study are available from the corresponding author on reasonable request.

略語

FDTD:: Finite difference time domain
TE:: Transverse electric
LPCVD:: Low-pressure chemical vapor deposition
EBL：: 電子ビームリソグラフィー
PEC:: Proximity effect correction
EME:: Electromagnetic multipole expansion
SCSs:: Scattering cross sections
ED:: Electric dipole
MD:: Magnetic dipole
EQ:: Electric quadrupole
MQ:: Magnetic quadrupole

AlGaN / GaNHEMTの表面電位と2DEGに及ぼす表面状態とアルミニウムモル分率の影響誘電体メタ表面を介した帯域幅の拡大による完全なテラヘルツ分極制御

ナノマテリアル