Chirale Quellen für Wellenleiter an Metamaterial-Schnittstellen

Metamaterial-Schnittstellenwellenleiter können elektromagnetische (EM) Wellen eingrenzen und leiten, was ein attraktives Potenzial in der integrierten Photonikphysik und in drahtlosen Geräten hat, von Hochfrequenzen bis hin zu optischen Bändern. Der Energiefluss in Wellenleitern lässt sich vollständig steuern, 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 Metageräte vollständig digitalisiert und programmierbar sein, sodass rekonfigurierbare unidirektionale Übertragungswege und die Streuleistung der künstlichen Strukturen gleichzeitig gesteuert werden können.

Um dorthin zu gelangen, müssen wir die Eigenschaften und möglichen Anwendungen verschiedener Kantenmodi besser verstehen. Wie in berichtet Fortgeschrittene Photonikhaben Forscher der Southeast University, der Dalian Maritime University und der University of California in San Diego zusammengearbeitet, um verschiedene unidirektionale Randwellen in Mikrowellen-Metamaterial-Schnittstellenwellenleitern zu visualisieren, basierend auf lokalisierten Quellen, die Spindrehimpuls und Bahndrehimpuls tragen.

In ihrer Arbeit stellen sie eine lokale Lichtstrahlquelle vor, die aus einem elektrischen Sondenarray besteht. Ihr Design umfasst ein Breitband-Speisenetzwerk, um die Leistung des Drehimpulses der Lichtstrahlen sicherzustellen. Für ihre systematischen Experimente richteten sie eine Nahfeld-Scanning-Plattform ein, um die unidirektionale Übertragung direkt zu messen. Basierend auf ihren Beobachtungen von drei Randzuständen – Spoof-Oberflächenplasmonen-Polaritonen, Linienwellen und topologischen Talisolatoren – bewerten sie die Vor- und Nachteile von jedem.

Insgesamt bringt diese Forschung das Gebiet der chiralen Photonikwissenschaft voran und fördert Anwendungen der chiralen Sortiertechnologie, insbesondere für Mikrowellen-Metageräte. Laut dem korrespondierenden Autor Tie Jun Cui vom State Key Laboratory of Millimeter Waves an der Southeast University in Nanjing „ist es sinnvoll, die Freiheit des Mikrowellendrehimpulses in den Wellenleitern zu entwickeln, um die Kanalkapazität zu erhöhen und robuste und flexible Geräte zu entwickeln. Basierend auf verschiedenen Metamaterial-Schnittstellenwellenleiter, neuartige Metageräte wie Filter, Splitter, Antennen und Multiplexer können in Radar- und Kommunikationssystemen in großem Umfang eingesetzt werden.