Неэрмитовы системы обладают многочисленными привлекательными оптическими свойствами в исключительных точках (EP) и привлекли широкое внимание из-за своих больших перспектив в таких приложениях, как оптическое зондирование, интегральная оптика и других областях.
Недавно метаповерхность , класс искусственных материалов, превосходящих природные материалы благодаря упорядоченному проектированию субволновых структур, стала новой платформой для реализации сложных оптических ЭП.
Распространенным способом реализации ЭП рассеяния в акустическом/микроволновом диапазоне является регулирование потерь градиентных метаповерхностей путем введения удельных потерь в элементарную ячейку. Однако прямое распространение потерь в плоскости градиентной метаповерхности из невидимого диапазона волн в видимый свет остается серьезной проблемой, поскольку регулируемые потери в плоскости и соответствующий производственный процесс в видимом диапазоне отсутствуют.
Более того, сложное и противоречивое взаимодействие между плоскостной структурой с потерями и световой волной ограничивает оптическую эффективность. Поэтому достижение высокоэффективного ЭП на оптической неэрмитовой метаповерхности по-прежнему остается сложной задачей в фотонике. Примечательно, что системы двумерного рассеяния, работающие на ЭП в видимой области спектра, не изучены.
В статье, опубликованной в журнале Light: Science & Applications , группа ученых под руководством профессора Ченг-Вэй Цю с кафедры электротехники и вычислительной техники Национального университета Сингапура, Сингапур, и Синьбиня Ченга из Института точной оптической инженерии Школы физики Наука и инженерия, Университет Тунцзи, Шанхай, и его коллеги сообщили об универсальной парадигме для достижения высокоэффективного EP в видимом диапазоне за счет использования межслоевых потерь для точного контроля взаимодействия между структурой с потерями и рассеянием световых волн.
Показано, что двухслойный каркас отражает обратно падающий свет с левой стороны (| r -1 | > 0,999) и поглощает падающий свет с правой стороны (| r +1 | < 10 -4 ).
«В качестве доказательства концепции спроектирована двухслойная метаповерхность, состоящая из метарешетки TiO 2 и субволновой решетки Si: метарешетка в верхнем слое обеспечивает направленное регулирование световой волны, а субволновая решетка с потерями в нижнем слое обеспечивает регулируемое поглощение».
«Когда выбрано правильное поглощение субволновой решетки Si, реализуется идеальный ретрорефлектор и поглотитель, зависящий от волнового вектора. Собственные значения и изменение фазы доказывают, что мы достигли EP. »
«Мы изготовили образец и провели два отдельных испытания с углами падения 30° и -30°. Когда падающий свет падал слева, большая часть Свет отражался образцом на пути падающего света. Когда падающий свет падал справа, света ретроотражения было очень мало. Экспериментально продемонстрировано, что изготовленный образец отражает и поглощает падающий свет с эффективностью 88% и 85% соответственно. при 532 нм».
«Наша работа открывает новый путь к созданию универсальных оптических метаповерхностных платформ, включающих EP или EP более высокого порядка, которые могут вдохновить на создание более функциональных фотонных устройств для манипулирования волнами», — говорят ученые.
