Işığı bükebilen, odaklanabilen veya filtreleyebilen ultra ince yapılar metasurfaces, bilim adamlarının optik hakkında nasıl düşündüklerini yeniden şekillendiriyor. Bu mühendislik malzemeleri, ışıklar davranışı üzerinde kesin kontrol sunar, ancak birçok geleneksel tasarım verimsizliklerle geri tutulur. Tipik olarak, genellikle enerji sızan veya geniş açılarda kötü performans gösteren bireysel nanoyapılar içindeki lokal rezonanslara güvenirler. Bu eksiklikler algılama, doğrusal olmayan optik ve kuantum teknolojileri gibi alanlardaki yararlılıklarını sınırlar.
Büyüyen bir araştırma alanı, birçok unsur arasındaki etkileşimlerin kolektif optik etkiler yarattığı yerel olmayan metasurfaslara bakar. Bu kolektif davranışlar ışığı daha verimli bir şekilde yakalayarak daha keskin rezonanslar ve madde ile daha güçlü etkileşimler üretebilir. Bu alandaki en umut verici olasılıklardan biri, rezonans davranışının çok çeşitli görüntüleme açılarında eşit kaldığı fotonik düz bantların geliştirilmesidir.
Bir diğeri, cihazların sol ve sağ elle dairesel polarize ışık arasında ayrım yapmasına izin veren kiral tepkiler yaratmaktır. Ancak şimdiye kadar, tek bir platformda yüksek verimlilikle hem düz bant hem de kiral davranış elde etmek büyük bir zorluk olarak kaldı.
Yeni çalışmalarda, Shandong Normal Üniversitesi ve Avustralya Ulusal Üniversitesi’nden bilim adamları ileriye doğru bir yol buldular. Bildirildiği gibi Gelişmiş fotonikbirleştirilmiş rezonatör optik dalga kılavuzlarından (kargalar) prensipleri anizotropik düzlemsel yapılarla birleştiren bir metasurfas sınıfı tasarladılar.
Bu tasarımlarda, zayıf bağlantılı optik dalga kılavuzları – simetri kasıtlı olarak kırılmış – diziler, ultra yüksek kalite faktörlerini korurken geniş açılar boyunca fotonik düz bantlar üretir. Dalga kılavuzlarının dikkatlice ayarlanmış yanal birleştirmesi, ışığı sıfır grup hızına yakın yavaşlatır, bu da ışığı harmanlayan etkileşimleri artırır ve farklı insidans açılarında tutarlı rezonans sağlar.
Araştırmacılar, metasurflarının düzlem içi simetrisini manipüle ederek bir adım daha ileri gittiler. Bu mühendislik sayesinde, doğrusal polarize ışığa yanıt veren tek yönlü ve çift yönlü düz bantlar ve ayrıca dairesel polarizasyonun sadece bir “elliliğine” tepki veren kiral yassı bantlar gösterdiler. Hem simülasyonlar hem de deneyler yoluyla doğrulanan bu başarılar, tek bir metasurfada bir arada bulunan yüksek Q düz band ve kiral etkilerin ilk gösterisini işaret ediyor.
Yaklaşım, çok işlevli optik cihazlar oluşturmak için yeni bir çerçeve sunuyor. Crow fiziğini Metasurface tasarımına entegre ederek, ışığı son derece küçük ölçeklerde kontrol etmek için mevcut araçların aralığını nasıl genişleteceğini gösteriyor. Çalışma kuantum optik, gelişmiş algılama, iletişim ve kompakt düz optik teknolojilerde yeni talimatlar açabilir.
