ブロードバンド高効率のハーフ波プレート：スーパーセルベースのプラズモニックメタサーフェスアプローチ

プラズモニックメタサーフェスを使用して、近接範囲に近い範囲に超薄型のブロードバンド半波プレートを設計、製造、実験的に実証します。シミュレートされた結果は、線形偏光変換効率が97％を超え、800 nmの帯域幅にわたって90％以上の反射率があることを示しています。さらに、シミュレートされた実験結果は、このようなブロードバンドおよび高効率のパフォーマンスが広範囲の入射角でも持続していることを示しています。背景のない半波プレートをさらに取得するために、このようなプレートを、高い線形偏光変換効率を備えたいくつかのプラズモニックアンテナで作られた統合されたスーパーセルの周期的な配列として配置し、その結果、交差極化ビームの反射期勾配を達成します。この設計では、異常（交差分極）および正常（共極化）反射ビームが空間的に分離されるため、ブロードバンド操作とともに非常に効率的で堅牢な背景のない偏光変換を可能にします。私たちの結果は、コンパクトで統合された高性能のプラズモニック回路とデバイスを作成するための戦略を提供します。

We design, fabricate, and experimentally demonstrate an ultrathin, broadband half-wave plate in the near-infrared range using a plasmonic metasurface. The simulated results show that the linear polarization conversion efficiency is over 97% with over 90% reflectance across an 800 nm bandwidth. Moreover, simulated and experimental results indicate that such broadband and high-efficiency performance is also sustained over a wide range of incident angles. To further obtain a background-free half-wave plate, we arrange such a plate as a periodic array of integrated supercells made of several plasmonic antennas with high linear polarization conversion efficiency, consequently achieving a reflection-phase gradient for the cross-polarized beam. In this design, the anomalous (cross-polarized) and the normal (copolarized) reflected beams become spatially separated, hence enabling highly efficient and robust, background-free polarization conversion along with broadband operation. Our results provide strategies for creating compact, integrated, and high-performance plasmonic circuits and devices.