メタサーフェスベースの光学キャビティ構造は、誘電体スラブ上にメタリックメタサーフェスを持ち、金属面で裏打ちされたもので、フラットレンズ、波板、ホログラムなどの光学デバイスの設計において重要な役割を果たします。このような構造は、マイクロ波から中赤外線までの周波数範囲で使用されています。最近では、動的に再構成可能な光学特性を持つこれらの構造が、電気的に調整可能な光吸収および反射位相変調のために研究されています。従来のアプローチは大きな挿入損失に直面していましたが、本研究では、メタサーフェスを表面アドミッタンスとして表現する伝送線理論に基づく解析手法を導入します。アンダーおよびオーバーカップル共振モードを調査することで、キャビティの厚さと個々のメタサーフェスコンポーネントの設計を行い、大幅な振幅または位相変調を実現します。実験的には、金属共振器にバナジウム酸化物パッチを埋め込んだ動的メタサーフェスキャビティがテラヘルツ周波数で実証されました。デバイスはバナジウム酸化物の絶縁体から金属への転移を介してテラヘルツ光応答を変調し、完全な吸収変調と180°の反射位相変調を達成しました。これらの結果は、調整可能なホログラム、高効率変調器、周波数調整可能なフィルターなどの新しいデバイスの可能性を示しています。この解析手法は、テラヘルツから中赤外線の周波数範囲にわたる他の材料システムにも適用できます。-カバーピクチャーの制作はサピエンスが担当しました。

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.8b01014