RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 5, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2022

 / 

Апрель

←  →

Обзоры актуальных проблем


Металинзы для получения изображений с субволновым разрешением

†  а, ‡  б, §  а, *  а, #  в, °  а, в
а Национальный исследовательский университет ИТМО, Кронверкский просп. 49, лит. А, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация
б Казанский федеральный университет, Институт физики, ул. Кремлевская 16, лит. А, Казань, 420008, Российская Федерация
в Aalto University, School of Electrical Engineering, P.O. Box 11000, Aalto, FI-00076, Finland

Рассматриваются устройства, формирующие оптические изображения с субволновым разрешением в реальном времени, — металинзы. Такие устройства либо оперируют с ближними оптическими полями, либо преобразуют ближние поля в волновые. В результате пространственное разрешение этих устройств оказывается не ограниченным обычным дифракционным пределом. В то же время изображение формируется на значительном расстоянии от объекта, что даже выделяет металинзы, оперирующие ближними полями, из инструментов зондовой ближнеполевой микроскопии. Металинзы реализуются на основе метаматериалов или их двумерных аналогов — метаповерхностей. Исторически в основе этого направления лежала так называемая идеальная линза, концепция которой не выдержала экспериментальной проверки, но дала толчок развитию реальных металинз. В зависимости от устройства и принципа функционирования металинзы называют или суперлинзами, или гиперлинзами.

Текст pdf (2,5 Мб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2021.03.038952
Ключевые слова: дифракционный предел, субволновое разрешение, ближнее поле, материалы с отрицательным показателем преломления, плазмон
PACS: 42.30.−d
DOI: 10.3367/UFNr.2021.03.038952
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2022/4/b/
000848072400002
2-s2.0-85145436206
2022PhyU...65..355B
Цитата: Барышникова К В, Харинцев С С, Белов П А, Устименко Н А, Третьяков С А, Симовский К Р "Металинзы для получения изображений с субволновым разрешением" УФН 192 386–412 (2022)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 26 августа 2020, доработана: 12 марта 2021, 19 марта 2021

English citation: Baryshnikova K V, Kharintsev S S, Belov P A, Ustimenko N A, Tretyakov S A, Simovskii C R “Metalenses for subwavelength imaging” Phys. Usp. 65 355–378 (2022); DOI: 10.3367/UFNe.2021.03.038952

Список литературы (212) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (4) Похожие статьи (20)

  1. Born M, Wolf E Principles of Optics (Oxford: Pergamon Press, 1965); Пер. на русск. яз., Борн М, Вольф Э Основы оптики (М.: Наука, 1973)
  2. Низьев В Г УФН 172 601 (2002); Niz'ev V G Phys. Usp. 45 553 (2002)
  3. Novotny L, Hecht B Principles of Nano-Optics (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2006); Пер. на русск. яз., Новотный Л, Хехт Б Основы нанооптики (М.: Физматлит, 2009)
  4. Narimanov E Adv. Photon. 1 056003 (2019)
  5. So S et al Appl. Spectrosc. Rev. 53 290 (2018)
  6. Ремнев М А, Климов В В УФН 188 169 (2018); Remnev M A, Klimov V V Phys. Usp. 61 157 (2018)
  7. Synge E H Philos. Mag. 7 6 356 (1928)
  8. Betzig E, Trautman J K Science 257 189 (1992)
  9. Hecht B et al J. Chem. Phys. 112 7761 (2000)
  10. Verma P Chem. Rev. 117 6447 (2017)
  11. Zrimsek A B et al Chem. Rev. 117 7583 (2017)
  12. Mauser N, Hartschuh A Chem. Soc. Rev. 43 1248 (2014)
  13. Deckert-Gaudig T et al Chem. Soc. Rev. 46 4077 (2017)
  14. Dazzi A, Prater C B Chem. Rev. 117 5146 (2017)
  15. Huber A J et al Nat. Nanotechnol. 4 153 (2009)
  16. Lee J et al Nature 568 78 (2019)
  17. Betzig E et al Science 313 1642 (2006)
  18. Rust M J, Bates M, Zhuang X Nat. Meth. 3 793 (2006)
  19. Gustafsson M G L J. Microsc. 198 82 (2000)
  20. Hell S W Nat. Biotechnol. 21 1347 (2003)
  21. Harke B et al Opt. Express 16 4154 (2008)
  22. Мандельштам Л И Лекции по оптике, теории относительности и квантовой механике (М.: Наука, 1972)
  23. Сивухин Д В Оптика и cпектроскопия 3 308 (1957)
  24. Веселаго В Г УФН 92 517 (1967); Veselago V G Sov. Phys. Usp. 10 509 (1968)
  25. Pendry J B Phys. Rev. Lett. 85 3966 (2000)
  26. Osipov A V, Tretyakov S A Modern Electromagnetic Scattering Theory with Applications (Chichester: Wiley, 2017)
  27. Klimov V V Письма в ЖЭТФ 89 270 (2009); Klimov V V JETP Lett. 89 229 (2009)
  28. Klimov V V Nanoplasmonics (Singapore: Pan Stanford Publ., 2014)
  29. Brongersma M L, Kik P G (Eds) Surface Plasmon Nanophotonics (Springer Series in Optical Sciences) Vol. 131 (Eds M L Brongersma, P G Kik) (Dordrecht: Springer, 2007)
  30. Zhang X et al Surface Plasmon Nanophotonics (Springer Series in Optical Sciences) Vol. 131 (Eds M L Brongersma, P G Kik) (Dordrecht: Springer, 2007) p. 105
  31. Casse B D F et al Opt. Lett. 34 1994 (2009)
  32. Wood B, Pendry J B, Tsai D P Phys. Rev. B 74 115116 (2006)
  33. Podolskiy V A, Kuhta N A, Milton G W Appl. Phys. Lett. 87 231113 (2005)
  34. Гузатов Д В, Климов В В Квантовая электроника 44 873 (2014); Guzatov D V, Klimov V V Quantum Electron. 44 873 (2014); Гузатов Д В, Климов В В Квантовая электроника 44 1112 (2014); Guzatov D V, Klimov V V Quantum Electron. 44 1112 (2014)
  35. Fang N et al Science 308 534 (2005)
  36. Hong F, Blaikie R Adv. Opt. Mater. 7 1801653 (2019)
  37. Силин Р А Оптика и cпектроскопия 44 198 (1978)
  38. Силин Р А Необычные законы преломления и отражения (М.: Фазис, 2002)
  39. Smith D R et al Phys. Rev. Lett. 84 4184 (2000)
  40. Capolino F (Ed.) Theory and Phenomena of Metamaterials (Boca Raton, FL: CRC Press. Taylor and Francis, 2009)
  41. Xiao S et al Nature 466 735 (2010)
  42. Pendry J B et al Phys. Rev. Lett. 76 4773 (1996)
  43. Lagarkov A N et al J. Magn. Magn. Mater. 258-259 161 (2003)
  44. Morits D, Simovski C J. Opt. 14 125102 (2012)
  45. Paniagua-Domínguez R, Abujetas D R, Sánchez-Gil J A Sci. Rep. 3 1507 (2013)
  46. Capolino F (Ed.) Applications of Metamaterials (Boca Raton, FL: CRC Press, 2009)
  47. Cubukcu E et al Nature 423 604 (2003)
  48. Cai W, Genov D A, Shalaev V M Phys. Rev. B 72 193101 (2005)
  49. Cai W, Shalaev V Optical Metamaterials: Fundamentals and Applications (New York: Springer, 2010)
  50. Smith D R et al Phys. Rev. E 71 036617 (2005)
  51. Kharintsev S S et al Nanoscale 11 7710 (2019)
  52. Kharintsev S S Opt. Lett. 44 5909 (2019)
  53. Kharintsev S S et al ACS Appl. Mater. Interfaces 12 3862 (2020)
  54. Belov P A, Simovski C R, Ikonen P Phys. Rev. B 71 193105 (2005)
  55. Ikonen P et al Phys. Rev. B 73 073102 (2006)
  56. Belov P A, Hao Y, Sudhakaran S Phys. Rev. B 73 033108 (2006)
  57. Belov P A, Hao Y Phys. Rev. B 73 113110 (2006)
  58. Belov P A, Silveirinha M G Phys. Rev. E 73 056607 (2006)
  59. Zhao Y, Belov P A, Hao Y Opt. Express 14 5154 (2006)
  60. Belov P A et al Appl. Phys. Lett. 89 262109 (2006)
  61. Silveirinha M G, Belov P A, Simovski C R Phys. Rev. B 75 035108 (2007)
  62. Shvets G et al Phys. Rev. Lett. 99 053903 (2007)
  63. Silveirinha M G, Belov P A, Simovski C R Opt. Lett. 33 1726 (2008)
  64. Casse B D F et al Appl. Phys. Lett. 96 023114 (2010)
  65. Simovski C R et al Adv. Mater. 24 4229 (2012)
  66. Belov P A et al Phys. Rev. B 77 193108 (2008)
  67. Belov P A et al Phys. Rev. B 67 113103 (2003)
  68. Poddubny A et al Nat. Photon. 7 948 (2013)
  69. Maslovski S I, Silveirinha M G Phys. Rev. B 80 245101 (2009)
  70. Luo C et al Phys. Rev. B 68 045115 (2003)
  71. Silveirinha M G Phys. Rev. E 73 046612 (2006)
  72. Forouzmand A, Bernety H M, Yakovlev A B Phys. Rev. B 92 085402 (2015)
  73. Ono A, Kato J, Kawata S Phys. Rev. Lett. 95 267407 (2005)
  74. Rahman A, Belov P A, Hao Y Phys. Rev. B 82 113408 (2010)
  75. Rahman A et al J. Nanophoton. 5 051601 (2011)
  76. Kawata S, Ono A, Verma P Nat. Photon. 2 438 (2008)
  77. Voroshilov P M et al J. Nanophoton. 5 053516 (2011)
  78. Webb K J, Yang M Opt. Lett. 31 2130 (2006)
  79. Elsayad K, Heinze K G PloS ONE 4 e7963 (2009)
  80. Li T et al Opt. Express 25 13588 (2017)
  81. Kotyński R, Stefaniuk T J. Opt. A 11 015001 (2009)
  82. Chigrin D N et al Opt. Express 11 1203 (2003)
  83. Li Z-Y, Lin L-L Phys. Rev. B 68 245110 (2003)
  84. Kuo C-H, Ye Z Phys. Rev. E 70 056608 (2004)
  85. Chien H-T et al Phys. Rev. B 70 113101 (2004)
  86. Parimi P V et al Nature 426 404 (2003)
  87. Foteinopoulou S, Soukoulis C M Phys. Rev. B 67 235107 (2003)
  88. Cubukcu E et al Phys. Rev. Lett. 91 207401 (2003)
  89. Moussa R et al Phys. Rev. B 71 085106 (2005)
  90. Savo S, Di Gennaro E, Andreone A Opt. Express 17 19848 (2009)
  91. Matsumoto T, Eom K-S, Baba T Opt. Lett. 31 2786 (2006)
  92. Fabre N et al Phys. Rev. Lett. 101 073901 (2008)
  93. Vlasov Yu A, Moll N, McNab S J Opt. Lett. 29 2175 (2004)
  94. Caase B D F et al Opt. Lett. 34 1994 (2009)
  95. Shi P, Huang K, Li Y J. Opt. Soc. Am. A 28 2171 (2011)
  96. Dorrani Z, Mansouri-Birjandi A Int. J. Comput. Sci. Issues 9 (3) 57 (2012)
  97. Zakrzewski A, Patela S Sensors Actuat. A 256 51 (2017)
  98. Matsumoto T, Fujita S, Baba T Opt. Express 13 10768 (2005)
  99. Ouerghi F et al J. Lightwave Technol. 27 3269 (2009)
  100. Belov P A et al Appl. Phys. Lett. 97 191905 (2010)
  101. Yang K Y et al Phys. Rev. B 86 075309 (2012)
  102. Ghoshroy A et al Opt. Lett. 43 1810 (2018)
  103. Narimanov E E, Shalaev V M Nature 447 266 (2007)
  104. Jacob Z, Alekseyev L V, Narimanov E Opt. Express 14 8247 (2006)
  105. Salandrino A, Engheta N Phys. Rev. B 74 075103 (2006)
  106. Liu Z et al Science 315 1686 (2007)
  107. Zhang X, Liu Z Nat. Mater. 7 435 (2008)
  108. Kildishev A V, Narimanov E E Opt. Lett. 32 3432 (2007)
  109. Smith E J et al Appl. Phys. Lett. 95 083104 (2009)
  110. Tsang M, Psaltis D Phys. Rev. B 77 035122 (2008)
  111. Han S et al Nano Lett. 8 4243 (2008)
  112. Kildishev A V, Shalaev V M Opt. Lett. 33 43 (2008)
  113. Li J et al Opt. Lett. 34 3128 (2009)
  114. Wang W et al Opt. Express 16 21142 (2008)
  115. Lee H et al Opt. Express 15 15886 (2007)
  116. Rho J et al Nat. Commun. 1 143 (2010)
  117. Kerbst J et al Appl. Phys. Lett. 99 191905 (2011)
  118. Schwaiger S et al Phys. Rev. Lett. 102 163903 (2009)
  119. Li G X et al J. Appl. Phys. 104 096103 (2008)
  120. Li P et al Nat. Commun. 6 7507 (2015)
  121. Ikonen P et al Appl. Phys. Lett. 91 104102 (2007)
  122. Zhao Y et al New J. Phys. 12 103045 (2010)
  123. Shvets G, Trendafilov S Proc. SPIE 6641 66410V (2007)
  124. Tuniz A et al Nat. Commun. 4 2706 (2013)
  125. Radu X, Lapeyronnie A, Craeye C Electromagnetics 28 531 (2008)
  126. Radu X, Garray D, Craeye C Metamaterials 3 90 (2009)
  127. Vovchuk D, Kosulnikov S, Simovski C Opt. Express 26 17988 (2018)
  128. Glybovski S B et al Phys. Rep. 634 1 (2016)
  129. Khorasaninejad M, Capasso F Science 358 eaam8100 (2017)
  130. Lalanne P, Chavel P Laser Photon. Rev. 11 1600295 (2017)
  131. Mollaei M S M, Simovski C Phys. Rev. B 100 205426 (2019)
  132. Maslovski S, Tretyakov S, Alitalo P J. Appl. Phys. 96 1293 (2004)
  133. Freire M J, Marqués R Appl. Phys. Lett. 86 182505 (2005)
  134. Sydoruk O, Shamonina E, Solymar L Microwave Opt. Technol. Lett. 49 2228 (2007)
  135. Sydoruk O et al J. Appl. Phys. 101 073903 (2007)
  136. Simovski C R, Viitanen A J, Tretyakov S A Phys. Rev. E 72 066606 (2005)
  137. Alitalo P et al Phys. Rev. B 74 235425 (2006)
  138. Mateo-Segura C et al Opt. Lett. 34 2333 (2009)
  139. Maslovski S, Tretyakov S J. Appl. Phys. 94 4241 (2003)
  140. Maslovski S, Tretyakov S New J. Phys. 14 035007 (2012)
  141. Pendry J B Science 322 71 (2008)
  142. Maslovski S, Alitalo P, Tretyakov S J. Appl. Phys. 104 103109 (2008)
  143. Marks D, Carney P S Opt. Lett. 30 1870 (2005)
  144. Merlin R Science 317 927 (2007)
  145. Fu Y et al Appl. Phys. Lett. 91 061124 (2007)
  146. Mote R G et al Opt. Express 16 9554 (2008)
  147. Imani M F, Grbic A Metamaterials 4 104 (2010)
  148. Grbic A et al Proc. IEEE 99 1806 (2011)
  149. Imani M F, Grbic A IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett. 8 421 (2009)
  150. Imani M F, Grbic A Appl. Phys. Lett. 95 111107 (2009)
  151. Grbic A, Jiang L, Merlin R Science 320 511 (2008)
  152. Imani M F, Grbic A 2009 IEEE Antennas and Propagation Society Intern. Symp. (Piscataway, NJ: IEEE, 2009)
  153. Imani M F, Grbic A IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 58 3982 (2010)
  154. Berry M V, Moiseyev N J. Phys. A 47 315203 (2014)
  155. Aharonov Y, Albert D Z, Vaidman L Phys. Rev. Lett. 60 1351 (1988)
  156. Aharonov Y et al Phys. Rev. Lett. 64 2965 (1990)
  157. Berry M V Quantum Coherence and Reality: in Celebration of the 60th Birthday of Yakir Aharonov. Proc. of the Intern. Conf. on Fundamental Aspects of Quantum Theory, Univ. of South Carolina, Columbia, 10-12 December 1992 (Eds J S Anandan, J L Safko) (Singapore: World Scientific, 1995) p. 55
  158. Zheludev N I Nat. Mater. 7 420 (2008)
  159. Wong A M H, Eleftheriades G V IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett. 9 315 (2010)
  160. Makris K G, Psaltis D Opt. Lett. 36 4335 (2011)
  161. Cohen E et al Nat. Rev. Phys. 1 437 (2019)
  162. Gbur G Nanophotonics 8 205 (2019)
  163. Berry M V, Popescu S J. Phys. A 39 6965 (2006)
  164. Huang F M et al J. Opt. A 9 S285 (2007)
  165. Huang F M et al Appl. Phys. Lett. 90 091119 (2007)
  166. Huang F M et al Nano Lett. 8 2469 (2008)
  167. Huang F M, Zheludev N I Nano Lett. 9 1249 (2009)
  168. Rogers E T F et al Nat. Mater. 11 432 (2012)
  169. Rogers E T F, Zheludev N I J. Opt. 15 094008 (2013)
  170. Huang K et al Laser Photon. Rev. 157 152 (2014)
  171. Rogers E T F et al Biophys. J. 108 (Suppl. 1) 479a (2015)
  172. Yuan G et al Conf. on Lasers and Electro-Optics (OSA Technical Digest, online) (Washington, DC: Optica Publ. Group, 2018), paper FM3J.2
  173. Yuan G H, Rogers E T F, Zhelude N I Light Sci. Appl. 6 e17036 (2017)
  174. Wong A M H, Eleftheriades G V Sci. Rep. 5 8449 (2015)
  175. Dong X H et al Optica 4 1126 (2017)
  176. Rogers K S et al Opt. Express 26 8095 (2018)
  177. Yuan G et al Phys. Rev. Appl. 11 064016 (2019)
  178. Wintz D et al Nano Lett. 15 3585 (2015)
  179. Khorasaninejad M et al Nano Lett. 16 4595 (2016)
  180. Tang D et al Laser Photon. Rev. 9 713 (2015)
  181. Rogers E T et al Biophys. J. 112 186a (2017)
  182. Park C et al Phys. Rev. Lett. 113 113901 (2014)
  183. Park J-H et al Nat. Photon. 7 454 (2013)
  184. Wiersma D S Nat. Photon. 7 188 (2013)
  185. Song P et al Opt. Lett. 44 3645 (2019)
  186. van Putten E G et al Phys. Rev. Lett. 106 193905 (2011)
  187. Raghunathan V, Potma E O J. Opt. Soc. Am. A 27 2365 (2010)
  188. Kim H, Bryant G W, Stranick S J Opt. Express 20 6042 (2012)
  189. Silva W R, Graefe C T, Frontiera R R ACS Photonics 3 79 (2015)
  190. Gong L et al Nat. Photon. 14 115 (2020)
  191. Cho M et al J. Chem. Phys. 112 2082 (2000)
  192. Blank D A, Kaufman L J, Fleming G R J. Chem. Phys. 111 3105 (1999)
  193. Pu T, Ou J-Y, Papasimakis N, Zheludev N I arXiv:2001.01068
  194. Lemoult F et al Phys. Rev. Lett. 104 203901 (2010)
  195. Lerosey G et al Phys. Rev. Lett. 92 193904 (2004)
  196. Lerosey G et al Science 315 1120 (2007)
  197. Lemoult F, Fink M, Lerosey G Nat. Commun. 3 889 (2012)
  198. Mosk A P et al Nat. Photon. 6 283 (2012)
  199. Wang Z et al Nat. Commun. 2 218 (2011)
  200. Lecler S et al Sci. Rep. 9 4725 (2019)
  201. Sundaram V M, Wen S-B Appl. Phys. Lett. 105 204102 (2014)
  202. Cang H et al Nat. Commun. 6 7942 (2015)
  203. Kassamakov I et al Sci. Rep. 7 3683 (2017)
  204. Yang H et al Nano Lett. 16 4862 (2016)
  205. Maslov A V, Astratov V N Phys. Rev. Appl. 11 064004 (2019)
  206. Heydarian R, Simovski C R J. Opt. 22 075002 (2020)
  207. Engheta N Phys. World 23 (9) 31 (2010)
  208. Singh P et al Adv. Opt. Technol. 2014 275083 (2014)
  209. Piccione B et al Nat. Nanotechnol. 7 640 (2012)
  210. Li W et al Nano Lett. 14 955 (2014)
  211. Chen W et al Science 341 768 (2013)
  212. Kuramochi E, Notomi M Nat. Photon. 9 712 (2015)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение