Optisch apparaat op nanoschaal maakt onafhankelijke regeling van lichtintensiteit en fase mogelijk met behulp van elektriciteit

Er is een optisch apparaat op nanoschaal ontwikkeld dat onafhankelijke controle mogelijk maakt over de intensiteit en fase van licht. Door spanning toe te passen, kan dit innovatieve apparaat de fase en grootte van tweede-harmonisch (SH) licht vrijelijk manipuleren, nieuwe wegen openen voor geavanceerde kwantumcommunicatie en informatieverwerkingstechnologieën. Het onderzoek is gepubliceerd in De wetenschap vordert.

Professor Jongwon Lee en zijn onderzoeksteam van de afdeling Elektrotechniek bij UNIST hebben een elektrisch geëxploiteerde nano-optische component gecreëerd die in staat is tot een volledige, onafhankelijke modulatie van de fase en intensiteit van SH-licht. Dit apparaat vertegenwoordigt een belangrijke vooruitgang in niet -lineaire optica, een veld waarbij lichteigenschappen worden gewijzigd door interacties met gespecialiseerde materialen – een fundamenteel proces bij het genereren van versterkte fotonenbronnen en andere kwantumoptische systemen.

Het nano-optische apparaat is opmerkelijk klein-slechts ongeveer een tienduizendste van de grootte van een vingernagel-waardoor het bulkier materiaal kan vervangen en de weg vrijmaakt voor lichtere, compactere optische systemen. In tegenstelling tot conventionele nano-optische componenten die passief werken, kan dit apparaat actief worden gecontroleerd door spanning toe te passen, waardoor zowel fase als amplitude een precieze aanpassing van zowel fase als amplitude mogelijk is. Een dergelijke controle maakt de codering van meer complexe informatie mogelijk, die van cruciaal belang is voor kwantumtechnologieën van de volgende generatie.

Experimentele resultaten toonden bijna 100% modulatiediepte van de SH-signaalintensiteit, waarbij de fase instelbaar over het volledige bereik van 0 tot 360 graden. Bovendien zou de niet -lineaire respons kunnen worden aangepast binnen een bereik van ongeveer 0 tot 30 nm/V, wat aangeeft dat het apparaat volledige elektrische regeling over de complexe amplitude in zowel grootte als faseruimte kan bereiken.

Door gebruik te maken van deze technologie, demonstreerde het team met succes het creëren van fase- en amplitude -roosters, waardoor dynamische controle van diffractiepatronen van het uitgangslampje mogelijk werd. Deze mogelijkheden hebben veelbelovende toepassingen in realtime golffrontvorming, high-speed gegevenscodering en contactloze optische schakeling.

De sleutel tot deze doorbraak ligt in het oppervlakontwerp van het apparaat, dat nanostructuren omvat die kwantumputten en metalen nanocavities combineren die in paren zijn gerangschikt met tegengestelde fasen (180 ° verschil). Deze precieze engineering zorgt voor een zeer efficiënte en onafhankelijke afstemming van niet -lineaire optische reacties.

Professor Lee merkte op: “We hebben voor het eerst de fysieke beperkingen van bestaande niet-lineaire optische apparaten overtroffen door een geminiaturiseerd platform te introduceren dat een optische controle van hoge snelheid uitsluitend via elektrische signalen bereikt.

“Deze technologie kan dienen als een fundamenteel platform voor actieve kwantumoptica -systemen, zoals verwarde fotonenbronnen en kwantuminterferentiecontrole.”