Проектирование почти идеального линейного терагерцевого преобразователя поляризации на основе алгоритма многокритериальной оптимизации

Преобразование поляризации является важным методом изменения состояния поляризации электромагнитных волн. На основе усиления резонанса Фабри–Перо (Ф–П) в многослойной метаповерхностной структуре продемонстрировано обратное проектирование широкополосного, высокоэффективного и перестраиваемого терагерцевого преобразователя поляризации с использованием алгоритма многокритериальной оптимизации методом роя частиц. Устройство состоит из трех последовательно соединенных слоев метаповерхностей. Два внешних слоя представляют собой пару ортогональных решетчатых структур, а средний слой — пилообразную решетчатую структуру, ориентированную под углом 45° к обеим сторонам решетки; промежуточной средой между слоями является воздух. Однослойные метаповерхности были изготовлены методом микромеханической обработки фемтосекундным лазером, собраны с использованием клеточной конструкции, а межслойное расстояние регулировалось двумя прецизионными трансляционными столиками. Характеристики устройства исследовали методом терагерцевой спектроскопии во временной области; экспериментальные результаты хорошо согласовывались с результатами моделирования, а эффективность преобразования превышала 90%. Кроме того, рабочую частоту устройства можно изменять путем регулирования межслойного расстояния. Интерференционный эффект Фабри–Перо в трехслойной структуре играет ключевую роль в обеспечении высоких характеристик устройства. Данная конструкция может быть использована для проектирования других перестраиваемых или реконфигурируемых оптических устройств.