新颖螺旋结构可实现光线的精确控制
新加坡科技设计大学的Wu Lin副教授和她的同事们创造了一种受螺旋梯启发的仪器,能够精确控制光的偏振和方向。这项研究发表在《自然·通讯》上。 VN]"[ 光子学是一门研究光波(即光子)如何产生、检测和操纵的学科。偏振是光的一个有趣特征,它通过光的电场和磁场在垂直于传播方向的任何方向上的振荡来描述。这种振荡也不局限于单一平面。当光波的电场沿传播方向螺旋上升时,就会产生圆偏振。 SBamgc 虽然调节这些圆偏振波很困难,但它们在光通信、量子计算以及生物和化学传感方面都有应用。 Gn 1 新加坡科技设计大学副教授Wu Lin说:“当我们产生圆偏振光时,我们要确保它以特定的角度定向,以便我们收集和有效利用它。” ;!#IRR 量子点是一种半导体纳米晶体,因其尺寸小(2~10 纳米)而具有量子力学特性,是最佳的紧凑型光发射器。当光线邻近纳米结构时,可实现定向发射或圆偏振。 i6xzHfaYG 否则,光的偏振性很差,会向各个方向传播。然而,同时调节方向和偏振还从未实现过。为了弥补这一差距,Wu副教授与同事们发表了一项题为 “Unidirectional chiral emission via twisted bi-layer metasurfaces”的研究。 ?fNUmk^A<
[attachment=130796] ,?VYrL 具有两种设计配置的扭曲双层超表面示意图:对齐圆盘(本征手性)和位移圆盘(单向手性)。图中显示了单向手性设计的特征极化和远场振幅的详细图。关键设计参数包括层间距离、扭曲角度和横向位移。 |pR'#M4j4A 从本质上讲,该团队必须解决一个复杂的问题。他们必须利用精心设计的结构共振来调节光的偏振和发射光束的方向。此外,由于圆偏振光是手性的,因此其镜像不能叠加在圆偏振光之上。要产生手性波,必须破坏结构的镜像对称性,这就赋予了手性波奇特的设计。 !+n'0{ 在Wu副教授的指导下,新加坡国立大学的博士生、该研究的第一作者 Dmitrii Gromyko 找到了答案。Dmitrii 最初从螺旋楼梯和双头鼓中得到启发,创造了扭曲双层超表面的概念,它由两层周期有序的圆盘组成,圆盘上以特定角度刻有凹槽。 .!_^< |