Представлена платформа на чипе для создания сверхкомпактных источников света и обработки оптических сигналов
Новая метаповерхность состоит из ультратонкого чипа с крошечными структурами, размер которых меньше длины световой волны. При воздействии инфракрасного лазера чип преобразует входящий свет в более яркий (или с более высокой частотой) и направляет его в виде узкого луча, которым можно управлять, просто изменяя поляризацию входящего света.
В ходе экспериментов команда преобразовывала инфракрасный свет с длиной волны около 1530 нанометров — такой же, как в оптоволоконной связи, — в видимый зеленый свет с длиной волны около 510 нанометров и направляла его под нужным углом.
«Представьте себе плоский микроскопический прожектор, который не только меняет цвет света, но и направляет луч в нужную сторону — и все это на одном чипе, — говорит Андреа Алу, директор-основатель фотонной инициативы CUNY ASRC и заслуженный профессор Центра аспирантуры CUNY. — За счет совместной работы различных участков поверхности мы получаем очень эффективное преобразование света и точный контроль над его направлением».
Новое устройство, разработанное в Городском университете Нью-Йорка, впервые позволяет делать и то, и другое одновременно для генерации нелинейного света, при которой один вид света преобразуется в другой. Оно использует особый вид коллективного резонанса, называемый квазисвязанным состоянием в континууме, для улавливания и усиления поступающего инфракрасного света по всей поверхности. В то же время каждый крошечный элемент на поверхности вращается по тщательно продуманному алгоритму, придавая исходящему свету зависящую от положения фазу, подобно встроенной линзе или призме.
Благодаря такой конструкции чип генерирует третью гармонику — свет, частота которого в три раза превышает частоту входящего луча, — и направляет новый луч в определенные стороны. Направление меняется при изменении поляризации входящего света, что позволяет с помощью простой «ручки» управлять направлением луча.
В результате получается сигнал третьей гармоники, который примерно в 100 раз эффективнее, чем в аналогичных устройствах, способных формировать пучки, но не обладающих этими коллективными резонансами.
Возможность эффективно генерировать новые цвета света и управлять ими на плоском чипе открывает широкие перспективы для их применения.
«Эта платформа открывает путь к созданию сверхкомпактных источников света и элементов управления лучом для таких технологий, как лидар, генерация квантового света и обработка оптических сигналов, — и все это будет интегрировано непосредственно в микросхему, — говорит ведущий автор исследования Мишель Котруфо, бывший постдокторант Городского университета Нью-Йорка, а ныне доцент Рочестерского университета. — Поскольку в основе концепции лежит геометрия, а не какой-то конкретный материал, ее можно применять ко многим другим нелинейным материалам и для разных цветов света, включая ультрафиолетовый».
Сообщение Представлена платформа на чипе для создания сверхкомпактных источников света и обработки оптических сигналов появились сначала на Время электроники.