스핀 분리 메타표면을 이용한 스핀 및 궤도 각운동량의 동시 탐지 및 운동량 변환

고유의 직교성을 바탕으로, 광자의 스핀 각운동량(SAM)과 궤도 각운동량(OAM)은 양자 정보, 광통신 및 정보 처리의 차원을 확장하는 데 사용되어 왔으며, 단일 요소 및 단일 측정으로 SAM과 OAM을 동시 탐지하는 것이 기대됩니다. 여기에서는 단일 방위-2차원 위상 메타표면 기반의 광자 운동량 변환(PMT)이 설명되며 소용돌이 인식에 활용됩니다. 서로 다른 소용돌이는 PMT를 통해 가로 평면에서 고유한 방위 좌표를 가진 집중 패턴으로 변환되므로, 큰 모드 공간 내의 OAM은 단일 측정으로 결정될 수 있습니다. 더욱이, 스핀 제어 이중 기능 PMT가 SAM과 OAM의 동시 정렬을 위해 제안되며, 이는 기하학적 위상과 동적 위상을 통합하는 단일 스핀 분리 메타표면에 의해 구현됩니다. 흥미롭게도, 우리가 제안한 방법은 위상 및 편광 단일성이 있는 벡터 소용돌이와 특정 간격 단계의 중첩 소용돌이를 감지할 수 있습니다. 가시 대역의 여러 파장에서 획득한 실험 결과는 수치 모델링과 좋은 일치를 보입니다. 초소형 장치 크기, 간단한 광학 구성 및 뛰어난 소용돌이 인식 능력이라는 장점으로 인해, 우리의 접근법은 통합 및 고차원 광학 및 양자 시스템 개발의 기초가 될 수 있습니다.