用于有源光子平台的液晶集成超表面
在光学科学领域，超表面的探索在过去几十年中引起了广泛关注。超表面代表了传统光学元件的复杂演变，包括精心排列的纳米结构，可实现对光操纵的精确控制。这些纳米结构可作为构建块，用于创建具有独特属性的镜头，例如极薄、轻量化设计和小型化。超表面的内在吸引力在于它们有可能取代现有的光学系统，同时引入传统方式无法实现的新功能。它们的功能不仅限于替换，还提供扩大视野和增强分辨率等功能。这种多功能性激发了人们对跨不同领域应用的兴趣，包括显示器、传感器、增强/虚拟现实 (AR/VR) 以及光检测和测距 (LiDAR)。
然而，传统的超表面面临一个根本性的限制——它们的静态特性阻碍了动态响应，类似于缺乏适应性的固定结构。解决这一限制导致了“有源光子平台”概念的出现，旨在赋予超表面动态响应性。有源光子平台的实现需要与能够动态改变属性的材料进行战略合作。本文深入探讨了这一追求中的关键合作者——液晶。液晶具有诸多优势，例如可以在几毫秒内快速调节宽光谱(包括可见光、红外和太赫兹波段)的光学特性。它们在可见光范围内的显著透明度使它们非常适合实际应用。此外，从它们在液晶显示器中的应用可以看出，液晶的量产能力和工业可行性已经得到验证，使其成为有源超表面最有希望的候选者。
本文作者研究了液晶与超表面的协同集成。探索始于对液晶优缺点的细致分析，包括对向列液晶、近晶液晶、柱状液晶和胆甾型液晶等不同类型的液晶进行比较。随后，研究深入探讨了最近的进展，阐明了液晶与超表面集成后如何有助于实现全息图、透镜、光束控制、透射/反射调制和吸收器等功能。探索扩展到 AR/VR、加密和传感器等尖端技术中的潜在应用。此外，本文深入探讨了液晶与超表面集成的挑战和未来方向，并提供了详细的例子和解释。尽管为创建实用的光子平台付出了巨大努力，但局限性仍然存在，因此需要对液晶和超表面进行联合研究。这篇评论作为指南，提供了对它们合作潜力的见解，并有助于确定可调超表面的研究趋势。
本文全面探讨了液晶与超表面的协同集成，揭示了这项先进光学技术背后的科学复杂性。除了分析其优点、缺点和最新研究之外，还必须考虑方法论和新兴趋势，以促进对主题的整体理解。液晶与超表面的集成为动态光学系统的开发提供了一条有希望的途径，为各个技术领域的变革性应用铺平了道路。
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