Metasupercie to sztuczne materiały zaprojektowane z użyciem struktur podwavelength, które stały się platformą do osiągania punktów wyjątkowych (EP) w zakresie widzialnego światła. Jednak osiągnięcie punktów wyjątkowych o wysokiej wydajności w tym zakresie nadal stanowi wyzwanie ze względu na brak regulowanych strat na płaszczyźnie oraz odpowiadające temu procesy produkcyjne.

Zespół naukowców pod kierownictwem profesora Cheng-Wei Qiua z Uniwersytetu Narodowego Singapuru oraz Xinbina Chenga z Uniwersytetu Tongji niedawno zaprezentował uniwersalne podejście pozwalające osiągać punkty wyjątkowe o wysokiej wydajności w zakresie widzialnego światła poprzez kontrolowanie oddziaływania pomiędzy stratowymi strukturami a rozpraszającymi się falami świetlnymi.

Badacze przedstawili dwuwarstwowy układ zdolny do odbijania padającego światła od lewej strony i absorbowania padającego od prawej strony z wysoką wydajnością. Poprzez staranne dobranie absorpcji subwavelengthowej kratki w dolnej warstwie, osiągnięto doskonałe odbicie i absorpcję zależne od wektora falowego, co oznacza osiągnięcie punktu wyjątkowego.

Aby potwierdzić swoje odkrycia, stworzono próbkę składającą się z metasłupek TiO2 w górnej warstwie i subwavelengthowej kratki Si w dolnej warstwie. Przeprowadzone eksperymenty z kątami padania światła wynoszącymi 30° i -30° potwierdziły zdolność próbki do odbijania i absorbowania padającego światła z wyraźną skutecznością.

To badanie otwiera nowe możliwości dla projektowania i implementacji punktów wyjątkowych o wysokiej wydajności w widzialnym zakresie za pomocą nietrwałych metasuperciech optycznych. Odkrycia te mają istotne implikacje w różnych dziedzinach, w tym w fotonice i optyce zintegrowanej, gdzie urządzenia oparte na punktach wyjątkowych mogą poprawić wydajność i funkcjonalność.

[1] Tao He, Zhanyi Zhang, Jingyuan Zhu, Yuzhi Shi, Zhipeng Li, Heng Wei, Zeyong Wei, Yong Li, Zhanshan Wang, Cheng-Wei Qiu, Xinbin Cheng. „Uniwersalne punkty wyjątkowe o wysokiej wydajności oparte na nietrwałych metasuperciach optycznych.” Light: Science & Applications. (2021).