精密光学工程技术研究所王占山和程鑫彬团队薛栋柏、顿雄等人在《Nanophotonics》杂志上发表题为“Collimated flat-top beam shaper metasurface doublet based on the complex-amplitude constraint Gerchberg–Saxton algorithm”的文章。
基于非球面透镜的准直型平顶光束整形器具有广泛应用，随着透镜直径缩小至毫米量级时，对加工和集成均提出了挑战。超表面在小型化、平面化光学元件研制方面具有优势，可以用于产生任何的相位分布，且不增加制造难度，适用于平顶光学器件。传统的超表面设计方法依赖于所使用的超表面单元结构的排布以产生所需的相位。但是由于存在近场耦合效应及不同相位的单元结构之间透射率不同，因此在振幅精准调控方面存在难度，使得平顶光束整形器的设计变得困难。在本文中，我们提出了一种用于基于级联超表面的准直型平顶光束整形器设计的复振幅约束Gerchberg-Saxton算法，规避了强近场耦合对振幅分布的剧烈影响，同时考虑了单元结构的振幅和相位特性。实验获得了准直平顶光束，其均匀性Up约为0.01，波前误差小于0.1波长，透射率高于86%，与基于非球面透镜的商业产品性能相当。引入基于级联超表面的准直型平顶光束整形器有望促进激光系统的集成化发展。
图1基于复振幅约束Gerchberg–Saxton算法的级联超表面型准直平顶光束整形器设计
文章链接：https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2023-0719/html
