Ультратонкий чип превращает невидимый свет в управляемый луч

Учёные из Центра передовых научных исследований CUNY создали метаповерхность, способную преобразовывать невидимый инфракрасный свет в видимый и точно направлять его без движущихся частей. Результаты исследования опубликованы в журнале eLight.

Новый чип представляет собой ультратонкую пластину, покрытую наноструктурами. При попадании на неё инфракрасного лазера с длиной волны около 1530 нм (как в оптоволоконных системах) чип преобразует свет в видимый зелёный (около 510 нм) и выпускает его в виде узкого управляемого луча. Направление луча меняется простым изменением поляризации входящего света.

Представьте себе плоский микроскопический прожектор, который не только меняет цвет света, но и направляет луч туда, куда нужно, — и всё это на одном чипе, — сказал Андреа Алю, директор Инициативы по фотонике CUNY ASRC.

Разработка решает давнюю инженерную проблему, объединив два подхода: коллективный резонанс для усиления света по всей поверхности и наноструктуры с заданной геометрией для точного управления фазой и направлением исходящего луча. В результате эффективность генерации третьей гармоники (преобразования частоты) оказалась примерно в 100 раз выше, чем у аналогичных устройств без коллективных резонансов.

Эта платформа открывает путь к созданию сверхкомпактных источников света и элементов управления лучом для технологий LiDAR, генерации квантового света и оптической обработки сигналов, интегрированных прямо на чипе, — отметил ведущий автор работы Микеле Котруфо.

Поскольку принцип работы основан на геометрии, а не на конкретном материале, технологию можно адаптировать для разных нелинейных материалов и диапазонов света, включая ультрафиолетовый. В будущем возможно создание стопок из нескольких метаповерхностей для работы в более широком спектре длин волн. Исследование поддержано Министерством обороны США, Фондом Саймонса и Европейским исследовательским советом.