MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
■001000017358766
■00520260202104749
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798290651583
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32151315
■035    ▼a(MiAaPQ)Caltech17193
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a546.42
■1001  ▼aThureja,  Prachi.
■24510▼aElectrically  Reconfigurable  Optical  Metasurfaces  for  Universal  Wavefront  Shaping
■260    ▼a[Sl]▼bCalifornia  Institute  of  Technology▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a210  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-01,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Atwater,  Harry  Albert.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--California  Institute  of  Technology,  2025.
■520    ▼aThe  ability  to  control  the  properties  of  light  in  a  compact,  reconfigurable  platform  is  essential  for  advancing  nanophotonic  technologies.  Active  metasurfaces  ---  flat  optical  components  with  tunable  subwavelength  elements  ---  enable  real-time  manipulation  of  wavefronts  and  thus  offer  a  path  toward  versatile  optical  systems.  This  thesis  furthers  the  development  of  electrically  programmable  metasurfaces  as  a  step  toward  a  universal  platform  for  independent  and  comprehensive  wavefront  control.  By  integrating  system-level  optimization  strategies,  novel  operation  modes,  and  advanced  material  platforms,  we  establish  a  framework  for  next-generation,  on-demand  optical  processing  components.First,  we  introduce  an  array-level  inverse  design  approach  for  beam  steering  metasurfaces,  that  co-optimizes  the  spatial  amplitude  and  phase  responses  to  enhance  target  functionalities.  Using  the  platform  of  a  plasmonic,  indium  tin  oxide  (ITO)-based  active  metasurfaces,  we  demonstrate  non-intuitive  configurations  that  achieve  high-directivity,  continuous-angle  beam  steering  up  to  70°.  Experimental  validation  confirms  the  effectiveness  of  this  approach,  which  we  further  extend  to  advanced  applications  including  flat-top  beams,  tunable  beam  widths,  and  multi-beam  steering.To  expand  the  functional  channel  capacity  of  active  metasurfaces,  we  then  explore  space-time  modulation  as  a  means  of  enabling  multi-frequency  operation.  By  modulating  ITO-based  metasurfaces  operating  at  near-infrared  wavelengths  with  tailored  waveforms  at  frequencies  up  to  10  MHz,  we  experimentally  generate  desired  frequency  harmonics,  which  appear  as  sidebands  offset  from  the  incident  laser  frequency.  Introducing  phase  offsets  between  the  driving  waveforms  enables  tunable  diffraction  of  frequency-shifted  light.  Theoretical  extensions  of  this  work  highlight  the  potential  of  space-time  metasurfaces  to  realize  active  multitasking  components  capable  of  dynamically  performing  multiple  independent  functions.For  improved  efficiency  and  broadband  operation,  we  investigate  electro-optically  tunable  metasurfaces  based  on  the  Pockels  effect  in  barium  titanate  (BTO).  We  develop  a  scalable  fabrication  technique  to  obtain  high-quality,  thin-film  BTO  via  stress-induced  exfoliation  from  single-crystal  substrates,  preserving  its  bulk  electro-optic  properties.  The  experimentally  measured  Pockels  coefficient  r₃₃  exceeds  that  of  commercially  available  thin-film  lithium  niobate,  demonstrating  the  potential  of  this  material  platform  for  integration  into  high-speed,  low-loss  optical  metasurfaces.  Leveraging  these  properties,  we  design  transmissive  BTO-based  metasurfaces  for  high  efficiency  beam  steering  at  visible  wavelengths.The  results  presented  in  this  thesis  lay  the  foundation  for  next-generation  programmable  metasurfaces  by  addressing  key  challenges  in  materials,  design  methodologies,  and  system-level  control  architectures.  We  conclude  with  a  discussion  of  future  directions,  including  the  discovery  of  high-performance  tunable  materials,  the  development  of  advanced  unit  cell  designs  for  independent  control  over  multiple  optical  properties,  and  the  miniaturization  of  control  networks  for  large-scale  metasurfaces.  Ultimately,  this  work  advances  the  development  of  reconfigurable  and  intelligent  optical  systems  capable  of  adapting  to  diverse  technological  demands  in  a  broad  range  of  imaging,  communication,  and  computing  applications.
■590    ▼aSchool  code:  0037.
■650  4▼aBarium
■650  4▼aElectrodes
■650  4▼aSingle  crystals
■650  4▼aMultitasking
■650  4▼aGenetic  engineering
■650  4▼aDesign
■650  4▼aSpacetime
■650  4▼aOptimization  algorithms
■650  4▼aThin  films
■650  4▼aOptics
■650  4▼aRadiation
■690    ▼a0752
■690    ▼a0389
■71020▼aCalifornia  Institute  of  Technology▼bEngineering  and  Applied  Science.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-01B.
■790    ▼a0037
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17358766▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

미리보기

내보내기

chatGPT토론

Ai 추천 관련 도서