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集成光子学正在推动紧凑型传感 [1]、计量 [2] 和量子计算 [3] 的新技术。许多应用需要将光发送到芯片外，例如，用于询问隔离的原子介质 [4–7]，这得益于集成光子学的小型化和可制造性。此类设计需要能够产生具有不同波长、偏振和光束几何形状的自由空间光束的模式耦合器。例如，投射光学 [8] 和磁光阱 (MOT) [9,10] 可能需要具有大数值孔径或大光束腰的光束。可以使用片上外耦合器与平面超表面相结合来修改光束相位分布和偏振状态，从而实现精确的光束控制 [11]。此类平台能够集成多种颜色、分布和偏振的光束，从而在紧凑的三维空间内实现无与伦比的光场控制。
超光栅耦合器用于优化光束整形...
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