Петербургские ученые создают нелинейные метаповерхности — миниатюрные пластинки, позволяющие менять основные характеристики света, сообщают в ИТМО.
Человечество уже давно научилось управлять светом – очки, лазеры, телескопы. Этим никого не удивишь, однако в век современных технологий существует тенденция к уменьшению размеров.
«Сейчас же все стремятся перейти к компактным, наноразмерным устройствам. Хорошие возможности для этого предоставляют метаповерхности – тонкие пленки из наночастиц, определенным образом размещенных на подложке», — рассказали в ИТМО.
Сами по себе метаповерхности находятся в поле зрения ученых уже лет десять, но создать полноценные образцы удалось лишь недавно благодаря техническому прогрессу. Первыми на свет появились плазмонные метаповерхности с металлической основой.
В целом они себя хорошо показали, с их помощью ученые смогли возпроизвести основные функции обычной оптики: меняли направление света, амплитуду, поляризацию световой волны, а вот с частотой возникла заминка.
«В линейном режиме плазмонные метаповерхности показали достойные результаты, но из-за больших потерь энергии на нагрев не смогли достичь эффективности классических оптических приборов», — резюмировали в ИТМО.
Специалисты объясняют, что для изменения частоты световой волны требуется мощный импульс, под воздействием которого металл плавится. Да и затраты энергии несопоставимы с выходной интенсивностью света.
«В качестве замены металлам были предложены диэлектрические метаповерхности. Диэлектрики, такие как кремний, достаточно слабо поглощают в самых распространенных диапазонах частот и почти не нагреваются», — сообщили в ИТМО.
В ходе экспериментов с участием зарубежных коллег петербургские ученые доказали, что их идея имеет право на жизнь.
«Несмотря на это преимущество, работающие диэлектрические метаповерхности до сих пор были сделаны только в линейном режиме. В своей недавней работе мы с коллегами из Австралийского национального университета и национальной лаборатории «Оak Ridge» в Америке попытались сделать нелинейную диэлектрическую метаповерхность, и нам это впервые в мире удалось», — рассказали авторы исследования.
Самыми успешными примерами диэлектрических метаповерхностей, работающих в нелинейном режиме, стали дефлектор и вортекс. Сейчас авторы идеи из ИТМО планируют использовать свои достижения в области, например, создания голлограм.