Las metasuperficies, que son materiales artificiales diseñados con estructuras subwavelength, han surgido como una plataforma para realizar puntos excepcionales (EPs) en el rango de luz visible. Sin embargo, lograr puntos excepcionales de alta eficiencia en esta gama de luz sigue siendo un desafío debido a la falta de pérdida ajustable en el plano y a los procesos de fabricación correspondientes.

Un equipo de científicos liderado por el Profesor Cheng-Wei Qiu de la Universidad Nacional de Singapur y Xinbin Cheng de la Universidad de Tongji ha presentado recientemente un enfoque universal para lograr puntos excepcionales de alta eficiencia en el rango de luz visible utilizando pérdida entre capas para controlar la interacción entre estructuras con pérdida y ondas de luz dispersadas.

Los investigadores demostraron un marco de dos capas capaz de reflejar la luz incidente desde el lado izquierdo y absorber la luz incidente desde el lado derecho con alta eficiencia. Al seleccionar cuidadosamente la absorción de la rejilla subwavelength de la capa inferior, se logró un reflector retroactivo y un absorbedor perfectos dependientes del vector de onda, lo que significa el logro del punto excepcional.

Para confirmar sus hallazgos, se fabricó una muestra compuesta por un metagrating de TiO2 en la capa superior y una rejilla subwavelength de Si en la capa inferior. Las pruebas experimentales realizadas con ángulos de incidencia de 30° y -30° verificaron la capacidad de la muestra para reflejar y absorber la luz incidente con eficiencias notables.

Este estudio abre nuevas posibilidades para el diseño e implementación de puntos excepcionales de alta eficiencia en el rango visible utilizando metasuperficies ópticas no hermíticas. Los hallazgos tienen implicaciones significativas en varios campos, incluyendo la fotónica y la óptica integrada, donde los dispositivos basados en puntos excepcionales pueden mejorar el rendimiento y la funcionalidad.

[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).