Abstract Deflection, a basic functionality of wavefront manipulation is usually associated with the phase-gradient metasurfaces and the classical blazed gratings. We numerically and experimentally demonstrate an unusually wideband and simultaneously wide-angle deflection achieved at near-infrared in reflection mode for a periodic (nongradient), ultrathin meta-array comprising only one silicon nanorod (Mie resonator) per period. It occurs in the range where only the first negative diffraction order and zero order may propagate. Deflection serves as the enabler for multifunctional operation. Being designed with the main goal to obtain ultra-wideband and wide-angle deflection, the proposed meta-array is also capable in spatial filtering and wide-angle splitting. Spatial filtering of various types can be obtained in one structure by exploiting either deflection in nonzero diffraction orders, or the specular-reflection (zero-order) regime. Thus, the role of different diffraction orders is clarified. Moreover, on–off switching of deflection and related functionalities is possible by changing polarization state of the incident wave. The suggested device is simple to fabricate and only requires cost-effective materials, so it is particularly appropriate for the large-area fabrication using nanoprint lithography. Ultra-wideband wide-angle and other deflection scenarios, along with the other functionalities, are promising for applications in optical communications, laser optics, sensing, detection, and imaging.

中文翻译：

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一个简单的基于 Mie 谐振器的元阵列，具有多种偏转场景，可在近红外下实现多功能操作

摘要 偏转是波前处理的基本功能，通常与相位梯度超表面和经典闪耀光栅有关。我们通过数值和实验证明了在反射模式下在近红外下实现的异常宽带和同时广角偏转，用于周期性（非梯度）超薄元阵列，每个周期仅包含一个硅纳米棒（Mie 谐振器）。它发生在只有第一个负衍射级和零级可以传播的范围内。偏转是多功能操作的推动因素。设计的主要目标是获得超宽带和广角偏转，所提出的元阵列还能够进行空间滤波和广角分裂。通过利用非零衍射级中的偏转或镜面反射（零级）机制，可以在一种结构中获得各种类型的空间滤波。因此，阐明了不同衍射级的作用。此外，通过改变入射波的偏振态，可以实现偏转和相关功能的开关切换。建议的设备制造简单，只需要具有成本效益的材料，因此特别适用于使用纳米印刷光刻的大面积制造。超宽带广角和其他偏转场景以及其他功能在光通信、激光光学、传感、检测和成像方面的应用前景广阔。阐明了不同衍射级的作用。此外，通过改变入射波的偏振态，可以实现偏转和相关功能的开关切换。建议的设备制造简单，只需要具有成本效益的材料，因此特别适用于使用纳米印刷光刻的大面积制造。超宽带广角和其他偏转场景以及其他功能在光通信、激光光学、传感、检测和成像方面的应用前景广阔。阐明了不同衍射级的作用。此外，通过改变入射波的偏振态，可以实现偏转和相关功能的开关切换。建议的设备制造简单，只需要具有成本效益的材料，因此特别适用于使用纳米印刷光刻的大面积制造。超宽带广角和其他偏转场景以及其他功能在光通信、激光光学、传感、检测和成像方面的应用前景广阔。因此它特别适用于使用纳米印刷光刻的大面积制造。超宽带广角和其他偏转场景以及其他功能在光通信、激光光学、传感、检测和成像方面的应用前景广阔。因此它特别适用于使用纳米印刷光刻的大面积制造。超宽带广角和其他偏转场景以及其他功能在光通信、激光光学、传感、检测和成像方面的应用前景广阔。