Распространение света с фазовыми разрывами: обобщённые законы отражения и преломления

Традиционные оптические элементы формируют световые пучки за счёт постепенных фазовых сдвигов, накопленных при распространении света. Новые степени свободы достигаются введением резких фазовых изменений на масштабе длины волны. Двумерный массив оптических резонаторов с пространственно изменяющейся фазовой характеристикой и субволновым расстоянием между элементами может накладывать такие фазовые разрывы на распространяющийся свет при его прохождении через границу между двумя средами. В этом режиме в оптически тонких массивах металлических антенн на кремнии с линейной фазовой вариацией вдоль интерфейса наблюдаются аномальные явления отражения и преломления, которые отлично согласуются с обобщёнными законами, выведенными из принципа Ферма. Фазовые разрывы обеспечивают большую гибкость в проектировании световых пучков, что иллюстрируется генерацией оптических вихрей с использованием плоских дизайнерских металлических интерфейсов.