Chirale Quellen für metamaterielle Grenzflächenwellenleiter

Eine breitbandige chirale Nahfeldquelle im Mikrowellenbereich ermöglicht den Vergleich verschiedener Randzustände, um Anwendungen in der integrierten Photonik und drahtlosen Geräten voranzutreiben

25.07.2022 - USA

Metamaterial-Grenzflächen-Wellenleiter können elektromagnetische Wellen einschließen und leiten, was ein attraktives Potenzial für die integrierte Photonik und drahtlose Geräte von Radiofrequenzen bis zu optischen Bändern bietet. Der Energiefluss in Wellenleitern kann vollständig kontrolliert werden, indem die Nahfeld-Lichtwellen nach ihrer Händigkeit (Chiralität) sortiert werden, die die Richtung der Energieübertragung bestimmt. Die Chiralitätssortierung ist ein wichtiger Prozess, der auf dem Gebiet der chiralen Photonik entwickelt werden muss. In Zukunft könnten chiral sortierende Metavorrichtungen vollständig digitalisiert und programmierbar sein, so dass rekonfigurierbare unidirektionale Übertragungswege und Streuleistungen der künstlichen Strukturen gleichzeitig mit fantastischen Funktionen gesteuert werden können.

Um dieses Ziel zu erreichen, müssen wir die Eigenschaften und möglichen Anwendungen der verschiedenen Randmoden besser verstehen. Wie in Advanced Photonics berichtet, haben Forscher der Southeast University, der Dalian Maritime University und der University of California in San Diego zusammengearbeitet, um verschiedene unidirektionale Randwellen in Mikrowellen-Metamaterial-Grenzflächenwellenleitern zu visualisieren, die auf lokalisierten Quellen basieren, die Spin-Drehimpuls und Orbital-Drehimpuls tragen.

In ihrer Arbeit stellen sie eine lokale Lichtstrahlquelle vor, die aus einer elektrischen Sondenanordnung besteht. Ihr Entwurf umfasst ein breitbandiges Einspeisungsnetz, um die Leistung des Drehimpulses der Lichtstrahlen zu gewährleisten. Für ihre systematischen Experimente richteten sie eine Nahfeld-Scannerplattform ein, um die unidirektionale Übertragung direkt zu messen. Auf der Grundlage ihrer Beobachtungen von drei Randzuständen - Oberflächenplasmonenpolaritonen, Linienwellen und topologischen Tal-Isolatoren - bewerten sie die Vor- und Nachteile der einzelnen Zustände.

Insgesamt bringt diese Forschung das Gebiet der chiralen Photonik voran und fördert Anwendungen der chiralen Sortiertechnologie, insbesondere für Mikrowellen-Metavorrichtungen. Der korrespondierende Autor Tie Jun Cui vom State Key Laboratory of Millimeter Waves an der Southeast University in Nanjing erklärt: "Die Entwicklung der Freiheit des Mikrowellendrehimpulses in den Wellenleitern ist sinnvoll, um die Kanalkapazität zu erhöhen und robuste und flexible Geräte zu entwickeln. Basierend auf verschiedenen Metamaterial-Interface-Wellenleitern können neuartige Metavorrichtungen wie Filter, Splitter, Antennen und Multiplexer in Radar- und Kommunikationssystemen eingesetzt werden."

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