В научном журнале eLight опубликована статья, посвященная новой концепции управления резонансным отражением посредством регулирования направленности излучения в смещенных метарешетках. Исследование проведено коллективом ученых под руководством профессоров Цзянь-Вэнь Дуна из Южно-Китайского технологического университета и Лей Чжоу из Шанхайского университета Фудань.
В ходе исследования установлено, что ключевым фактором для преодоления ограничений, связанных с внутренними дисперсионными эффектами в периодических системах, является управление направленностью электромагнитного излучения. Теоретический анализ позволил разработать комплексную фазовую диаграмму, описывающую управление резонансными спектрами посредством контроля направленности излучения.
Читайте также
Выявлено, что нарушение пространственной инверсионной симметрии и высокая степень направленности электромагнитного излучения позволяют разорвать корреляцию между углом падения и длиной волны. Направленность излучения выступает в качестве управляющего параметра, обеспечивающего прецизионный контроль спектральных характеристик света вдоль дисперсионной кривой и независимую регуляцию угла падения и длины волны, что позволяет преодолеть ограничения, связанные с внутренней дисперсией.
Для практической реализации предложенной концепции разработана конструкция двухслойных метарешеток с асимметричным расположением боковых слоев. Данная конфигурация сохраняет нарушение пространственной инверсионной симметрии при сохранении вертикальной зеркальной симметрии, что позволяет точно контролировать направление электромагнитного излучения. Теоретическое моделирование предсказывает наблюдение резонансного отражения исключительно при нормальном падении и вблизи центральной длины волны, а также разработку методов для достижения пространственно-спектральной селективности при любых углах падения и длинах волн.
Практическая реализация концепции представляет собой сложную технологическую задачу, требующую применения ультратонких плоских диэлектрических слоев и точного смещения боковых слоев. Для решения этой задачи разработана инновационная методика производства, включающая последовательные этапы травления, косвенные методы измерения толщины, итеративные процессы осаждения, а также высокоточные методы совмещения слоев. Это позволило создать высококачественные двухслойные метарешетки, функционирующие в ближнем инфракрасном спектральном диапазоне.
Экспериментальные данные подтвердили, что резонансное отражение наблюдается исключительно при определенном угле падения и длине волны. Для верификации гипотезы о значимости направленности излучения проведены угловые микроскопические исследования и количественный анализ характеристик однонаправленного излучения резонансных мод.
Команда разработчиков впервые создала миллиметровые высокоточные двухслойные метарешетки и достигла контрастного изображения с одновременной пространственно-спектральной селективностью при нормальных условиях падения и длине волны 1342 нм. Это открывает перспективы для создания компактных оптических систем и разработки оптических вычислительных устройств.
Авторы исследования подчеркивают, что данное исследование предоставляет инновационное решение фундаментальной проблемы независимого контроля угла падения и длины волны электромагнитного излучения, а также предлагает новые концепции для разработки технологий дополненной и виртуальной реальности, спектральной визуализации, когерентного теплового излучения и передовых методов производства полупроводниковых материалов, сообщает RuTab.net.