Controle espaciotemporal de luz com metasuperfícies de gradiente de frequência

A capacidade de modulação de frente de onda em chip tem o potencial de revolucionar muitas tecnologias de dispositivos ópticos. No entanto, a realização de metasuperfícies de gradiente de fase que são eficientes em termos de energia e oferecem modulação de fase completa (0 a 2π) e altas velocidades de operação continua elusiva. Apresentamos uma abordagem para direcionar continuamente a luz que é baseada na criação de uma metasuperfície de gradiente de frequência virtual, combinando uma metasuperfície passiva com uma fonte de pente de frequência avançada. A redireção espaciotemporal da luz ocorre naturalmente à medida que as frentes de fase óptica se reorientam a uma velocidade controlada pelo gradiente de frequência através da metasuperfície virtual. Uma realização experimental de direcionamento de feixe de laser com um ângulo de direcionamento continuamente variável é demonstrada com uma única metasuperfície sobre um ângulo de 25° em apenas 8 picosegundos. Este trabalho pode apoiar soluções integradas em chip para controle óptico espaciotemporal, afetando diretamente aplicações emergentes como detecção de luz e alcance em estado sólido (LIDAR), imagem tridimensional e sistemas aumentados ou virtuais.