_ Modelarea frontului de undă comutabilă cu rata de gigahertzi de metasuprafață împuternicită de LNOI

În ultimul deceniu, metasuprafețele care desfășoară nanostructuri artificiale bidimensionale au apărut ca o platformă inovatoare pentru a manipula lumina în diferite grade de libertate. Aceste metasuprafețe prezintă un potențial semnificativ în cercetarea științifică fundamentală și în aplicațiile industriale.

Comparativ cu controlul static al câmpurilor optice, controlul dinamic al câmpului optic introduce noi variabile de control în domeniul timpului, permițând modelarea fasciculului în timp real, spațială modularea luminii, procesarea informațiilor și multe altele. Metasuprafețele active, capabile să manipuleze lumina atât în ​​domeniul spațial, cât și în cel temporal la viteze mari, au potențialul de a deschide noi frontiere în tehnologia fotonică, reducând decalajul dintre fizica teoretică și aplicațiile practice.

Funcționalitatea dinamică reconfigurabilă este cheia. . În ciuda explorării unei game de materiale și tehnici pentru a îmbunătăți reglabilitatea metasuprafeței, atingerea fronturilor de undă reglabile la viteze foarte mari rămâne o provocare formidabilă. Din fericire, apariția recentă a tehnologiei litiu-niobat-on-izolator (LNOI) oferă o platformă promițătoare pentru metasuprafața reglabilă la viteză ultra-înaltă.

LNOI se remarcă ca un material versatil pentru circuitele integrate fotonice (PIC-uri). ), în special datorită efectului său electro-optic remarcabil. Această tehnologie are PIC-uri semnificativ avansate, poziționându-le ca o platformă lider pentru viitoarele dispozitive de modulare electro-optică de mare viteză.

Recent, un grup de cercetare comun de la Universitatea Normală din China de Est și Universitatea Nanjing a integrat cu succes electrozi, metasuprafață și ghid de undă fotonic LNOI — toate într-un dispozitiv PIC. După cum se raportează în Advanced Photonics, acestea demonstrează o metasuprafață de modelare a frontului de undă de ultra-înaltă viteză cu metasuprafața integrată condusă de PIC.

Aplicând diferite semnale electrice la electrozi, dispozitivul prezintă capacitatea de a modela orice front de undă în mod arbitrar reconfigurabil. stări de polarizare. Cercetătorii demonstrează reglabilitatea de mare viteză a diferitelor funcționalități, inclusiv controlul poziției focale laterale și al distanței focale, momentul unghiular orbital (OAM) și fasciculele Bessel.

Prin combinație eficientă a fazei de propagare și a fazei geometrice ale nanostructurilor birefringente în cadrul acestei scheme de ghid de undă, reglabilitatea acestor funcționalități poate fi controlată în polarizări ortogonale arbitrare. Măsurătorile experimentale demonstrează funcționarea sistemului la viteze de modulare de până la 1,4 gigaherți.

Autorii subliniază că rezultatul actual al modulației de mare viteză este preliminar. Dispozitivul are potențialul de a spori viteza de modulare la sute de gigaherți prin optimizarea designului electrozilor, valorificând efectul electro-optic al niobatului de litiu.

Autor corespondent Prof. Lin Li, de la State Key Laboratory de Precision Spectroscopy la East China Normal University, remarcă: „Integrarea metasuprafețelor sublungimii de undă și a ghidurilor de undă optice oferă un mijloc versatil și eficient de a manipula lumina pe mai multe grade de libertate la viteză mare în dispozitivele PIC compacte. Acest progres deschide calea pentru potențiale aplicații. în comunicarea optică, calcul, detecție și imagistică."

(Fluierul)