Российские ученые совместно с коллегами из США и Италии создали уникальную структуру, с помощью которой можно повысить эффективность управления электромагнитными поверхностными волнами. Открытие дает новые возможности для создания компактных оптических устройств для передачи и обработки данных. Статья опубликована в журнале Physical Review X.
Поверхностные волны на воде можно наблюдать в виде кругов, расходящихся от брошенного камня. В оптике поверхностные электромагнитные волны считаются перспективным способом передачи локализованного света в плоскости. Он может пригодиться при разработке миниатюрных оптических и оптоэлектронных систем передачи и обработки данных — антенн и усилителей, оптических схем и передатчиков, экранов и сенсоров, а также элементов оптического компьютера. Физики из Университета ИТМО, Национального университета Колумбии и Университета Сиены создали особый тип двумерной структуры — самодополняющую метаповерхность, которая решит проблемы с передачей данных при помощи поверхностных волн.
До сих пор использовать поверхностные электромагнитные волны в реальных устройствах мешал ряд ограничений. Так, волны этого типа теряют свою энергию при удалении от источника. Чтобы решить эту проблему, исследователи научились передавать оптический сигнал из точки в точку в режиме каналирования, когда волна распространяется узким пучком вдоль заданного направления. Однако в таком режиме сложно переключаться между разными направлениями распространения света. Кроме того, в режиме каналирования еще никому не удавалось контролировать поляризацию, необходимую для кодирования информации в оптоэлектронике. Справиться с этим способна новая двумерная структура, которая состоит из двух периодически повторяющихся элементов: дипольной антенны и щели в металлическом слое такой же формы.
«Наша структура подчиняется принципу Бабине, благодаря чему элементы метаповерхности переходят в себя при инверсии, открывая уникальные свойства. Удивительно, что, следуя этому фундаментальному и давно известному закону оптики, нам удалось реализовать достаточно простую структуру и сразу решить многие задачи, над которыми ученые бились годами», — рассказывает соавтор исследования Олег Ермаков.
Пока этот подход позволяет работать только в микроволновом, терагерцовом и дальнем инфракрасном диапазонах. Однако ученые уверены, что данную технологию возможно реализовать и в видимом диапазоне с помощью диэлектрических структур — именно над этим они и работают сейчас.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
