通过微腔-金属透镜集成芯片实现的手性光谱偏振成像技术

《Advanced Optical Materials》：Snapshot Chiral Spectro-Polarimetric Imaging via a Microcavity-Metalens-Integrated Chip

提出一种集成逐步法布里-珀罗微腔和旋转对称金属透镜阵列的三维超表面平台，实现单次测量直接捕获光谱与正交圆偏振信息，实验验证其空间分辨率达理论极限的107%，光谱范围210nm，偏振 extinction 比达150，适用于微光谱仪、多维度生物显微镜等领域。

　　

摘要

当前的计算光谱成像方法主要依赖于间接获取物体的光谱信息，其可靠性受到多种相互依赖因素的限制，包括可用的光谱数据量、模型架构的复杂性以及特定应用场景所需的深度学习实现。本文介绍了一种新型的手性光谱偏振成像系统，该系统结合了阶梯式法布里-珀罗微腔和选定的手性金属透镜阵列。这种配置充分利用了阶梯式法布里-珀罗微腔的窄带滤波特性，实现了通过单次测量直接获取光谱图像序列。更重要的是，通过对偶旋转的手性金属透镜对的设计，可以在同一成像过程中同时捕获正交方向的圆偏振图像分量。开发了一种三维集成的超表面平台，该平台在可见光范围内支持八个离散的光谱通道，并具备手性偏振分辨能力。实验测试表明，该系统实现了接近衍射极限的空间分辨率（1.07×理论极限）、高达210纳米的光谱采集范围以及150的偏振消光比。通过恢复光谱偏振目标的光谱以及进行共晶现象实验，严格验证了该系统的光谱重建能力。所提出的这种紧凑型三维集成超表面在微型光谱仪、多维生物显微镜、材料分析等领域具有广泛的应用前景。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。