Nutzung vollständig dielektrischer Metamaterialien zur Manipulation des Polarisationszustands von Licht

Polarisation ist eine der grundlegenden Eigenschaften elektromagnetischer Wellen. Es kann wertvolle Vektorinformationen bei sensiblen Messungen und der Signalübertragung übertragen, was eine vielversprechende Technologie für verschiedene Bereiche wie Umweltüberwachung, biomedizinische Wissenschaften und Meeresforschung darstellt. Insbesondere im Terahertz-Frequenzbereich können herkömmliche Gerätedesignmethoden und -strukturen nur eine begrenzte Leistung erzielen. Die Entwicklung effizienter Modulatorgeräte für Terahertzwellen mit hoher Bandbreite stellt eine große Herausforderung dar.

Forscher unter der Leitung von Prof. Liang Wu an der Tianjin-Universität (TJU), China, haben Experimente auf dem Gebiet der vollständig dielektrischen Metamaterialien durchgeführt und sich dabei insbesondere auf die Nutzung dieser Materialien und ihres strukturellen Designs konzentriert, um eine effektive breitbandige Polarisationsumwandlung im Terahertz-Frequenzbereich zu erreichen .

Sie schlagen ein kreuzförmiges Mikrostruktur-Metamaterial vor, um eine Kreuzpolarisationsumwandlung und eine Umwandlung der linearen in eine zirkulare Polarisation im Terahertz-Frequenzbereich zu erreichen. Die Studie mit dem Titel „Ein All-Silicon-Design eines hocheffizienten breitbandigen transmissiven Terahertz-Polarisationskonverters“ lautete veröffentlicht In Grenzen der Optoelektronik.

Innerhalb eines weiten Frequenzbereichs von 1,00 bis 2,32 THz übersteigt die durchschnittliche Umwandlungseffizienz kreuzlinearer Wellen 80 %, wobei der höchste Spitzenwert der Umwandlungseffizienz beeindruckende 99,97 % erreicht. Darüber hinaus erleichtert die verwendete Struktur die Umwandlung von linearer in zirkulare Polarisation mit einer Elliptizität von 1 bei 0,85 THz.

Diese Arbeit der Forscher liefert auch wertvolle Erkenntnisse für das Design anderer Metamaterialien, die eine breitbandige, hocheffiziente und Multipolarisationsmodus-Manipulation ermöglichen.