Перенастраиваемая полностью диэлектрическая металинза с дифракционно-ограниченными характеристиками

Активные метаповерхности, оптические свойства которых можно модулировать после изготовления, в последние годы стали интенсивно исследуемым направлением. Однако существующие разработки по-прежнему сталкиваются с существенными ограничениями характеристик, связанными с диапазоном перестройки, оптическим качеством и эффективностью, особенно при использовании немеханических механизмов управления. В настоящей работе мы представляем платформу активной метаповерхности, сочетающую перестройку фазы во всем диапазоне 2π с дифракционно-ограниченными характеристиками благодаря полностью диэлектрической архитектуре с низкими потерями на основе оптических материалов с фазовым переходом (O-PCM). Мы формулируем общий принцип проектирования, обеспечивающий бинарное переключение метаповерхностей между произвольными фазовыми профилями, и предлагаем новый показатель эффективности (FOM), адаптированный для перенастраиваемой метаоптики. Мы реализуем этот подход для создания высокоэффективной варифокальной металинзы, работающей на длине волны 5,2 мкм. Перенастраиваемая металинза демонстрирует рекордно высокий коэффициент контрастности переключения 29,5 дБ. Кроме того, с помощью металинзы мы подтверждаем возможность аберрационно-свободной визуализации и формирования изображений на нескольких глубинах, что представляет собой важную экспериментальную демонстрацию немеханически перестраиваемой металинзы с дифракционно-ограниченными характеристиками.