Впервые продемонстрирована возможность влияния на распространение поверхностных плазмонных поляритонов при помощи быстродействующих электрооптических устройств.

Исследователи под руководством Шуана Чжана (Shuang Zhang) из Бирмингемского университета (Великобритания) добились переключения направления поверхностного плазмонного поляритона при помощи особым образом модифицированного материала. Сами разработчики называют полученную ими поверхность с прямоугольными наноотверстиями, ориентированными в определённом направлении, метаповерхностью.

Благодаря её искусственной структуре удалось менять направление распространения плазмонных поляритонов, всего лишь меняя поляризацию света, падающего на метаповерхность.

Рис. 1. Изображение полученной группой Шуан Чжана метаповерхности под сканирующим электронным микроскопом. (Иллюстрация Shuang Zhang).

Напомним: поверхностные плазменные поляритоны (ППП) — это квазичастицы, возникающие при взаимодействии фотонов и электронов (поверхностных плазмонов) в металле при падении на него света. Они распространяются в виде поверхностной электромагнитной волны вдоль границы раздела сред и, в принципе, могут конвертироваться в фотоны, за счёт чего впоследствии из них можно реконструировать входящий свет. Для чего это нужно?

Скорость ППП много ниже скорости света, а значит, радикально ниже у него и длина волны. Поэтому он может быть намного компактнее, чем оптические устройства, что перспективно в смысле интеграции оптических компонентов в современную сверхминиатюрную электронику на базе полупроводников.

Крохотные дыры на поверхности, созданные физиками, позволили входящему свету генерировать ППП с определённой задержкой по фазе, и вот как раз эта задержка прямо зависит от ориентации отверстий метаповерхности.

«Этот фазовый градиент разрушает симметрию возбуждения ППП вдоль двух противоположных направлений, что означает, что мы можем создавать ППП с определённой длиной волны в единственном [управляемом] направлении», — объясняет Шуан Чжан.

Заметим, что раньше о таком точном управлении ППП можно было только мечтать. Что особенно важно — поляризацией излучаемого света уже давно и успешно управляют, а электрооптические средства, при помощи которых это делают, весьма быстры, из чего следуют отличные перспективы их использования в наноплазмонике.

Сейчас учёные сосредоточены на создании управляемой по такому принципу электронной плазмонной микросхемы, и если она у них получится, то станет первой в своём роде.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Light: Science and Applications.