Тип публикации: отчёт о НИР
Год издания: 2022
Ключевые слова: таммовский плазмон-поляритон, топологическая фотоника, фотонный кристалл, жидкий кристалл, полностью диэлектрическая метаповерхность, распределенный брэгговский отражатель, связанное состояние в континууме, геометрические фазы Панчаратнама-Берри и Зака, сенсор фазы, микролазер
Аннотация: Материалы исследований, проведенные в течение первого года выполнения проекта, опубликованы в двух статьях первого квартиля (Materials, ACS Nano) и представлены в десяти докладах на конференциях: Всероссийская школа-семинар «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2022», Можайск), International Liquid CПоказать полностьюrystal Conference (ILCC-2022, Лиссабон, Португалия), Енисейская фотоника 2022 (Красноярск), SPb OPEN (Санкт-Петербург), Advances in Nonlinear Photonics 2022 (Минск). Опубликована популярная статья в СМИ и страница в сети интернет по результатам выполнения проекта: http://kirensky.ru/ru/institute/labs/pms/project/rnf-22-42-08003 Исследования были направлены на оптимизацию угловых спектров ближней ИК-области для таммовских плазмон-поляритонов, локализованных на границе многослойного зеркала, ограниченного метаповерхностью. Было продемонстрировано отклонение светового пучка вдоль одного направления без механического поворота. При помощи напряжения, приложенного к серебряным нанополосам метаповерхности, изменялась концентрация носителей и, как следствие, диэлектрическая проницаемость тонкой подложки из прозрачного проводящего оксида. В связи с этим существенно изменялась фаза и амплитуда резонансной световой волны. Для управляемой дифракционной решетки период определяется количеством нанополос с разным прикладываемым напряжением. В случае симметричного распределения напряжения вдоль нанополос (одинаковым количеством нанополос с приложенным напряжением и без него) было продемонстрировано значительное (до 30 градусов) отклонению первого порядка дифракции. Несимметричное пространственное распределение фазы вдоль метаповерхности позволяет сосредоточить излучение в единственном дифракционном максимуме и добиться удвоения углового разрешения предложенного устройства. Также важно обеспечить резонансную чувствительность устройства к принимаемому ИК-излучению. На базе тайваньской инфраструктуры был экспериментально продемонстрирован фотодетектор на основе двумерной германиевой метаповерхности, в которой возбуждаются электрические и магнитные дипольные решеточные резонансы. При перекрытии резонансов Ми с решеточными резонансами реализуется эффект Керкера. Несмотря на малую поглощающую способность германия к ИК-излучению, в метаповерхности толщиной 260 нм резонансное поглощение достигает 60%. Было показано, что за счет локализации электромагнитного поля вблизи полупроводника и дальнейшего преобразования оптической энергии в электричество, в сравнении с однородной германиевой пленкой фототок детектора на основе германиевой метаповерхности возрастает в пять раз.