李军依 叶玉儿 凌晨 李林 刘泱 夏勇‡

1) (华东师范大学物理与电子科学学院精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200241)

2) (中山大学物理与天文学院, 珠海 519082)

超表面可以对入射光场的相位、偏振、幅度等自由度进行精确调控, 为发展下一代基于量子态片上实验平台提供了一种新途径, 具有重要的应用前景.本文提出了一种新型的超表面结构, 即具有不同占空比的硅结构光栅单元构成的超透镜, 在焦平面上可形成聚焦光环.研究了在焦平面上环形光场的强度分布和不同数值孔径超透镜的聚焦特性.采用这种超透镜聚焦光环来构建一个氟化镁(MgF)分子的光学存储环, 计算了MgF分子在聚焦光场中所受的光学势和偶极力, 对MgF分子束在存储环运动过程进行了Monte-Carlo模拟.研究结果表明, 设计的超表面结构具有很好的聚焦特性, 聚焦光环的光场强度比入射光增强了55.1倍; 同时可以实现对MgF分子的装载并囚禁在表面存储环内.

1 引 言

超表面是由亚波长厚度的阵列单元构成的二维平面材料.通过调整每个单元结构的几何参数,如形状、大小和旋转角度, 能够独立地与电场和磁场分量相互作用, 进而实现对入射光的相位、振幅、偏振、角动量等特性的有效操控[1-3].目前采用超表面结构相继成功研制了各种新颖的类似于普通光子学中的透镜、反射镜、波导、光栅和偏振调控等光学元器件.其中超透镜的设计和应用吸引了极大的关注[4-12].超表面单元在亚……