Метаповерхности с волноводной физикой открывают новые возможности для управления светом

Ученые из Шаньдунского педагогического университета и Австралийского национального университета разработали новый класс метаповерхностей, которые объединяют принципы волноводов со связанными резонаторами (CROW) с анизотропными планарными структурами. Это позволило создать фотонные плоские зоны с высоким добротностью, равномерно работающие в широком диапазоне углов.

Традиционные метаповерхности, управляющие светом с помощью наноструктур, часто страдают от потерь энергии и низкой эффективности при больших углах. Новый подход использует нелокальные взаимодействия между множеством элементов, создавая коллективные оптические эффекты, которые эффективно «ловят» свет.

«В этих конструкциях массивы слабо связанных оптических волноводов с намеренно нарушенной симметрией создают фотонные плоские зоны в широких углах, сохраняя сверхвысокие добротности», — поясняют исследователи.

Путем управления внутриплоскостной симметрией ученые продемонстрировали однонаправленные и двунаправленные плоские зоны, реагирующие на линейно поляризованный свет, а также киральные плоские зоны, работающие только с одной «закрученностью» циркулярно поляризованного света. Это первая демонстрация одновременного существования высокодобротных плоских зон и киральных эффектов на одной метаповерхности.

Данная работа открывает новые возможности для создания многофункциональных оптических устройств в квантовой оптике, передовой сенсорике, коммуникациях и компактной плоской оптике.

Исследование опубликовано в журнале Advanced Photonics. Метаповерхности — это ультратонкие инженерные материалы, способные преломлять, фокусировать или фильтровать свет, что делает их перспективными для замены традиционных объемных оптических компонентов.