Kettenoptik zur achromatischen Erzeugung von perfektem optischem Drehimpuls

Die Kettenlinie ist die Kurve, die eine frei hängende Kette unter ihrem eigenen Gewicht annimmt und wird von Robert Hooke in den 1670er Jahren in der Architektur als "wahre mathematische und mechanische Form" betrachtet, obwohl es in der Optik keine signifikanten Phänomene gab. Wir zeigen, dass die optische Kettenlinie als einzigartiger Baustein von Metastrukturen dienen kann, um eine kontinuierliche und lineare Phasenverschiebung zu erzeugen, die 0 bis 2π abdeckt, eine Aufgabe, die mit modernster Technologie extrem schwierig, wenn nicht sogar unmöglich ist. Über Kettenlinienanordnungen werden planare optische Geräte entworfen und experimentell charakterisiert, um verschiedene Arten von Strahlen zu erzeugen, die orbitalen Drehimpuls (OAM) tragen. Diese Geräte können in einem ultrabreiten Spektrum betrieben werden, da die anisotropen Modi, die mit der Spin-Bahn-Wechselwirkung assoziiert sind, fast unabhängig von der Frequenz des einfallenden Lichts sind. Durch die Kombination der optischen und topologischen Eigenschaften würde unser Ansatz die vollständige Kontrolle über Photonen innerhalb einer einzelnen nanometrischen Schicht ermöglichen.