Новый плавный волноводный переход способен поглощать видимый свет разных цветов, а вдобавок ещё и инфракрасное и микроволновое излучение.

Сегодня, если фотодетектор или солнечная батарея ловят фотоны видимого света, то сделать это с должной эффективностью им удаётся лишь при определённых длинах волны: слишком короткие или слишком длинные просто «проходят мимо».

Учёные из Университета штата Нью-Йорк в Буффало (США) во главе с Цаоцян Цанем (Qiaoqiang Gan) обошли эту проблему, собрав волноводы в форме напёрстков (или вытянутой вазы с обрезанным верхом).

Верхний слой в них «ловит» свет с одной длиной волны, второй — с другой, и в итоге все части видимого спектра оказываются охваченными.

«Это может быть бесценным для тонкоплёночных фотоэлементов, а также для утилизации тепловых потерь в промышленности и бытовой электронике, вроде смартфонов и ноутбуков», — полагает Цаоцян Цань.

Каждый слой такого плавного волноводного перехода с переменным сечением сделан из ультратонких «прокладок» металла, полупроводников или диэлектриков. В парах металл — диэлектрик (так называемых гиперболических метаматериалах) свет поглощается в зависимости от толщины и других геометрических параметров каждого слоя. По словам разработчиков, в принципе это позволяет в одном плавном волноводном переходе поглотить как видимый свет, так и ближнее ИК-излучение, а то и микроволновое.

Кроме тонкоплёночных органических фотоэлементов, разработка может пригодиться при создании оптических микросхем, где передача светового сигнала при высокой миниатюризации устройств часто сопровождается появлением перекрёстных помех, коих плавный волноводный переход нового типа позволит избежать.

Наконец,

эффективное поглощение в одной точке излучения разных диапазонов весьма интересно для покрытий, поглощающих радиосигналы и ИК-излучение. То есть в оборонных технологиях.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Scientific Reports.