Новая метаповерхность управляет поляризацией света в широком диапазоне

Исследователи из Гарвардского университета разработали метаповерхность, которая может заменить собой несколько двулучепреломляющих материалов. Она позволяет управлять поляризацией света в широком интервале значений. Свою работу ученые опубликовали в журнале Science Advances.

Поляризация отражает направление колебания волны излучения относительно направления ее движения. Двулучепреломляющие материалы, которые могут изменять поляризацию света, используются во всем: от цифровых будильников до медицинской диагностики, связи и астрономии.

Так же, как поляризация света может быть линейной или эллиптической, материалы могут быть линейно или эллиптически двулучепреломляющими. Сегодня большинство двулучепреломляющих материалов по своей природе линейны, а это означает, что они могут управлять поляризацией только в ограниченном диапазоне. Если вы хотите расширить этот диапазон, вам нужно укладывать несколько двулучепреломляющих материалов поверх друг друга, что делает такие устройства громоздкими и неэффективными.

Теперь ученые представили новый тип двулучепреломляющих материалов, который может заменить сразу несколько поверхностей с линейной поляризацией. Новая метаповерхность представляет собой массив нанопор, расположенных друг от друга на расстоянии менее длины волны. Они могут выполнять целый ряд задач, включая манипулирование фазой, амплитудой и поляризацией света. В прошлых работах исследователи создавали эти поверхности, уделяя внимание только геометрическим формам, а не параметрам конструкции.

В новой работе команда использовала новый метод проектирования, известный как топологическая оптимизация. Он идет по обратному пути: вы задаете программе те параметры поверхности, которые хотите получить, после чего она сама высчитывает условия синтеза. Ученые создали такую программу и завели в нее необходимые данные. Результат оказался неожиданным. Вместо аккуратно упорядоченных прямоугольных столбиков метаповерхность оказалась состоящей из вложенных полукругов, напоминающих смайлики.

Однако эти странные формы открыли целый новый мир двулучепреломляющих материалов. Они могут использоваться для управления поляризацией в широких пределах, например преобразуя линейную поляризацию в любую желаемую эллиптическую. Также поляризацию света с помощью таких метаповерхностей можно настроить, изменяя угол входящего света.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.