Le metasuperfici, che sono materiali artificiali progettati con strutture subwavelength, sono emerse come piattaforma per realizzare punti eccezionali (EP) nell’intervallo della luce visibile. Tuttavia, raggiungere punti eccezionali ad alta efficienza in questo intervallo di luce rimane una sfida a causa della mancanza di perdita regolabile nel piano e dei corrispondenti processi di fabbricazione.

Un team di scienziati guidato dal Professore Cheng-Wei Qiu dell’Università Nazionale di Singapore e Xinbin Cheng dell’Università di Tongji ha recentemente presentato un approccio universale per raggiungere punti eccezionali ad alta efficienza nell’intervallo della luce visibile utilizzando perdita tra strati per controllare l’interazione tra strutture con perdita e onde di luce dispersa.

I ricercatori hanno dimostrato un framework a due strati in grado di riflettere la luce incidente dal lato sinistro e assorbire la luce incidente dal lato destro con alta efficienza. Selezionando attentamente l’assorbimento del reticolo subwavelength dello strato inferiore, è stato possibile ottenere un riflettore retroattivo e un assorbitore perfetto dipendenti dal vettore d’onda, il che significa raggiungere il punto eccezionale.

Per confermare le loro scoperte, è stata realizzata una prova composta da un metagrating di TiO2 nello strato superiore e un reticolo subwavelength di Si nello strato inferiore. Le prove sperimentali eseguite con angoli di incidenza di 30° e -30° hanno verificato la capacità della prova di riflettere e assorbire la luce incidente con notevole efficienza.

Questo studio apre nuove possibilità per la progettazione e l’implementazione di punti eccezionali ad alta efficienza nell’intervallo visibile utilizzando metasuperfici ottiche non Hermitiane. Le scoperte hanno implicazioni significative in vari campi, tra cui la fotonica e l’ottica integrata, dove i dispositivi basati su punti eccezionali possono migliorare le prestazioni e la funzionalità.

[1] Tao He, Zhanyi Zhang, Jingyuan Zhu, Yuzhi Shi, Zhipeng Li, Heng Wei, Zeyong Wei, Yong Li, Zhanshan Wang, Cheng-Wei Qiu, Xinbin Cheng. “Universal high-efficiency exceptional points based on optical non-Hermitian metasurfaces.” Light: Science & Applications. (2021).