超表面精確控制光的振幅、偏振和相位可以涵蓋成像、傳感、調制和計算等應用范圍，表面及其組成諧振器的三個關鍵性能指標是質量因子（Q因子）、模體積（Vm）和控制遠場輻射的能力。通常，諧振器面臨這些參數之間的權衡：Vm的降低導致Q的等效降低。近日，斯坦福大學Jennifer A. Dionne、Varun Dolia、華盛頓大學Mark Lawrence、Pumpkinseed Technologies的Jack Hu證明了這種折衷并非不可避免：高質量因子、亞波長Vm和受控的類偶極輻射可以同時實現。
本文要點：
1) 作者設計了高質量因數、超大規模集成硅納米天線像素（VINPix），并將導模諧振波導與光子晶體腔相結合。通過優化的納米天線，作者實現了Q因子超過1500且Vm小于0.1（λ/nair）3。每個納米天線可通過自由空間光單獨尋址，并表現出對遠場的偶極狀散射。
2) 此外，作者實現了每平方厘米超過一百萬個納米天線的諧振器密度。作為概念驗證應用，作者展示了無光譜儀、空間局部化、折射率傳感和8mm×8mm VINPix陣列的制造。該平臺為緊湊、密集復用的設備提供了基礎，如空間光調制器、計算光譜儀和現場環境傳感器。
Varun Dolia et.al Very-large-scale-integrated high quality factor nanoantenna pixels Nature Nanotechnology 2024
DOI: 10.1038/s41565-024-01697-z
https://doi.org/10.1038/s41565-024-01697-z
