Constructing a meta-lens with tunable meta-atoms with varactor diodes incorporated, we can precisely control the phase profile of the meta-lens by varying the external voltages imparted on the diodes, such that the dispersion-induced phase distortions at off-working frequencies can be rectified and the functionality of the meta-lens can be dynamically changed. As an illustration, we design and fabricate a tunable meta-lens in the microwave regime and employ both experiments and numerical simulations to demonstrate the aberration-free and dynamically switchable focusing performances of the meta-lens. Our approach paves the road to achieve dispersion-corrected and switchable manipulations of electromagnetic waves in the microwave regime.

1.
N. F.
Yu
,
P.
Genevet
,
M. A.
Kats
,
F.
Aieta
,
J.-P.
Tetienne
,
F.
Capasso
, and
G.
Zeno
,
Science
334
,
333
(
2011
).
2.
N.
Engheta
,
Science
334
,
317
(
2011
).
3.
X.
Ni
,
N. K.
Emani
,
A. V.
Kildishev
,
A.
Boltasseva
, and
V. M.
Shalaev
,
Science
335
,
427
(
2012
).
4.
F.
Aieta
,
P.
Genevet
,
N. F.
Yu
,
M. A.
Kats
,
Z.
Gaburro
, and
F.
Capasso
,
Nano Lett.
12
,
1702
(
2012
).
5.
N. K.
Grady
,
J. E.
Heyes
,
D. R.
Chowdhury
,
Y.
Zeng
,
M. T.
Reiten
,
A. K.
Azad
,
A. J.
Taylor
,
D. A. R.
Dalvit
, and
H. T.
Chen
,
Science
340
,
1304
(
2013
).
6.
N. F.
Yu
and
F.
Capasso
,
Nat. Mater.
13
,
139
(
2014
).
7.
S. L.
Sun
,
K. Y.
Yang
,
C. M.
Wang
,
T. K.
Juan
,
W. T.
Chen
,
C. Y.
Liao
,
Q.
He
,
S. Y.
Xiao
,
W. T.
Kung
,
G. Y.
Guo
 et al,
Nano Lett.
12
,
6223
(
2012
).
8.
Z.
Li
,
E.
Palacios
,
S.
Butun
, and
K.
Aydin
,
Nano Lett.
15
,
1615
(
2015
).
9.
Z.
Zhang
,
Z.
Tian
,
W.
Yue
,
J.
Gu
,
S.
Zhang
,
J.
Han
, and
W.
Zhang
,
Adv. Mater.
25
,
4567
(
2013
).
10.
C.
Pfeiffer
,
N. K.
Emani
,
A. M.
Shaltout
,
A.
Boltasseva
,
V. M.
Shalaev
, and
A.
Grbic
,
Nano Lett.
14
,
2491
(
2014
).
11.
Z. C.
Liu
,
Z. C.
Li
,
Z.
Liu
,
J. X.
Li
,
H.
Cheng
,
P.
Yu
,
W. W.
Liu
,
C. C.
Tang
,
C. Z.
Gu
,
J. J.
Li
 et al,
Adv. Funct. Mater.
25
,
5428
(
2015
).
12.
F.
Qin
,
L.
Ding
,
L.
Zhang
,
F.
Monticone
,
C. C.
Chum
,
J.
Deng
,
S. T.
Mei
,
Y.
Li
,
J. H.
Teng
,
M. H.
Hong
 et al,
Sci. Adv.
2
,
e1501168
(
2016
).
13.
S. L.
Sun
,
Q.
He
,
S. Y.
Xiao
,
Q.
Xu
,
X.
Li
, and
L.
Zhou
,
Nat. Mater.
11
,
426
(
2012
).
14.
J.
Lin
,
M. J. P.
Balthasar
,
Q.
Wang
,
G.
Yuan
,
N.
Antoniou
,
X.-C.
Yuan
, and
F.
Capasso
,
Science
340
,
331
(
2013
).
15.
X.
Chen
,
L.
Huang
,
H.
Muhlenbernd
,
G.
Li
,
B.
Bai
,
Q.
Tan
,
G.
Jin
,
C.-W.
Qiu
,
S.
Zhang
, and
T.
Zentgraf
,
Nat. Commun.
3
,
1198
(
2012
).
16.
F.
Aieta
,
P.
Genevet
,
M. A.
Kats
,
N. F.
Yu
,
R.
Blanchard
,
Z.
Gahurro
, and
F.
Capasso
,
Nano Lett.
12
,
4932
(
2012
).
17.
X.
Ni
,
S.
Ishii
,
A. V.
Kildishev
, and
V. M.
Shalaev
,
Light-Sci. Appl.
2
,
e72
(
2013
).
18.
C.
Pfeiffer
and
A.
Grbic
,
IEEE Trans. Microwave Theory Tech.
61
,
4407
(
2013
).
19.
F.
Monticone
,
N. M.
Estakhri
, and
A.
Alù
,
Phys. Rev. Lett.
110
,
203903
(
2013
).
20.
G.
Spektor
,
A.
David
,
B.
Gjonaj
,
G.
Bartal
, and
M.
Orenstein
,
Nano Lett.
15
,
5739
(
2015
).
21.
X.
Chen
,
M.
Chen
,
M. Q.
Mehmood
,
D. D.
Wen
,
F. Y.
Yue
,
C. W.
Qiu
, and
S.
Zhang
,
Adv. Opt. Mater.
3
,
1201
(
2015
).
22.
A.
Pors
,
M. G.
Nielsen
,
R. L.
Eriksen
, and
S. I.
Bozhevolnyi
,
Nano Lett.
13
,
829
(
2013
).
23.
M.
Farmahini-Farahani
and
H.
Mosallaei
,
Opt Lett.
38
,
462
(
2013
).
24.
F.
Aieta
,
M. A.
Kats
,
P.
Genevet
, and
F.
Capasso
,
Science
347
,
1342
(
2015
).
25.
X.
Ni
,
A. V.
Kildishev
, and
V. M.
Shalaev
,
Nat. Commun.
4
,
2807
(
2013
).
26.
L.
Huang
,
X. Z.
Chen
,
H.
Muhlenbernd
,
H.
Zhang
,
S. M.
Chen
,
B. F.
Bai
,
Q.
Tan
,
G.
Jin
,
K. W.
Cheah
, and
C.-W.
Qiu
 et al,
Nat. Commun.
4
,
2808
(
2013
).
27.
Y. W.
Huang
,
W. T.
Chen
,
W. Y.
Tsai
,
P. C.
Wu
,
C. M.
Wang
,
G.
Sun
, and
D. P.
Tsai
,
Nano Lett.
15
,
3122
(
2015
).
28.
G.
Zheng
,
H.
Mühlenbernd
,
M.
Kenney
,
G.
Li
,
T.
Zentgraf
, and
S.
Zhang
,
Nat. Nanotechnol.
10
,
308
(
2015
).
29.
P.
Genevet
,
N. F.
Yu
,
F.
Aieta
,
J.
Lin
,
M. A.
Kats
,
R.
Blanchard
,
M. O.
Scully
,
Z.
Gaburro
, and
F.
Capasso
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
013101
(
2012
).
30.
H. F.
Ma
,
G. Z.
Wang
,
G. S.
Kong
, and
T. J.
Cui
,
Sci. Rep.
5
,
9605
(
2015
).
31.
N. F.
Yu
,
F.
Aieta
,
P.
Genevet
,
M. A.
Kats
,
Z.
Gaburro
, and
F.
Capasso
,
Nano Lett.
12
,
6328
(
2012
).
32.
W.
Luo
,
S.
Xiao
,
Q.
He
,
S.
Sun
, and
L.
Zhou
,
Adv. Opt. Mater.
3
,
1102
(
2015
).
33.
X.
Yin
,
Z.
Ye
,
J.
Rho
,
Y.
Wang
, and
X.
Zhang
,
Science
339
,
1405
(
2013
).
34.
M.
Kim
,
A. M. H.
Wong
, and
G. V.
Eleftheriades
,
Phys. Rev. X
4
,
041042
(
2014
).
35.
L.
Liu
,
X.
Zhang
,
M.
Kenney
,
X.
Su
,
N.
Xu
,
C.
Ouyang
,
Y.
Shi
,
J.
Han
,
W.
Zhang
, and
S.
Zhang
,
Adv. Mater.
26
,
5031
(
2014
).
36.
J.
Zhao
,
Q.
Cheng
,
J.
Chen
,
M. Q.
Qi
,
W. X.
Jiang
, and
T. J.
Cui
,
New J. Phys.
15
,
043049
(
2013
).
37.
T.
Jiang
,
Z. Y.
Wang
,
D.
Li
,
J. N.
Pan
,
B.
Zhang
,
J. T.
Huangfu
,
Y.
Salamin
,
C. Z.
Li
, and
L. X.
Ran
,
IEEE Trans. Microwave Theory Tech.
60
,
170
(
2012
).
38.
H.
Wakatsuchi
,
S.
Kim
,
J. J.
Rushton
, and
D. F.
Sievenpiper
,
Phys. Rev. Lett.
111
,
245501
(
2013
).
39.
I. V.
Shadrivov
,
P. V.
Kapitanova
,
S. I.
Maslovski
, and
Y. S.
Kivshar
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
083902
(
2012
).
40.
T. J.
Cui
,
M. Q.
Qi
,
X.
Wan
,
J.
Zhao
, and
Q.
Cheng
,
Light-Sci. Appl.
3
,
e218
(
2014
).
41.
B. O.
Zhu
,
K.
Chen
,
N.
Jia
,
L.
Sun
,
J.
Zhao
,
T.
Jiang
, and
Y.
Feng
,
Sci. Rep.
4
,
4971
(
2014
).
42.
See www.skyworksinc.com for Skyworks Data Sheet, Skyworks Solutions, Inc.
43.

f2 is also slightly tuned. However, since the varactor diode is connected the central bar of the “H” structure, it affects f1 more significantly than on f2.

44.
A. K.
Iyer
and
G. V.
Eleftheriades
,
IEEE Trans. Antennas Propag.
55
,
2746
(
2007
).
45.
H.-X.
Xu
,
G.-M.
Wang
,
M. Q.
Qi
,
L.
Li
, and
T. J.
Cui
,
Adv. Opt. Mater.
1
,
495
(
2013
).
You do not currently have access to this content.