a, Nanofabricação de metafibras plasmônicas usando litografia por feixe de elétrons padrão (EBL) ou moagem por feixe de íons focados (FIB) e as imagens SEM correspondentes. b, Laser de fibra ultrarrápido construído em casa integrando uma metafibra plasmônica. c, Esquema de metafibras usadas como absorvedores saturáveis. d, Caracterização não linear de metafibras e o desempenho de bloqueio de modo correspondente. (d1) Transmissão não linear dependente de potência e polarização de uma metasuperfície de nanobastões em condições de excitação ressonante. As coordenadas polares (P, 𝜃) representam a potência média no foco e o ângulo de polarização da luz incidente. (d2) Traçado de autocorrelação de um único sóliton com potência de bomba de 58 mW. Crédito:Lei Zhang et al
A integração de metasuperfícies plasmônicas em pontas de fibra óptica formando as chamadas metafibras enriquece as funcionalidades de uma fibra óptica comum, produzindo uma variedade de aplicações avançadas, como modelagem de ondas planas, imagens de super-resolução e detecção ultracompacta. No entanto, até o momento, as metafibras plasmônicas exploraram predominantemente fibras nuas separadas, e pouca atenção foi dada às suas aplicações práticas em regimes plasmônicos não lineares.
Existem alguns desafios para a aceitação generalizada de metafibras como dispositivos de componentes regulares para fibra óptica:a) a nanofabricação sofre de vibrações mecânicas inevitáveis e, portanto, uma baixa repetibilidade das nanoestruturas devido à grande proporção de fibras nuas; b) as conexões entre as fibras nuas funcionalizadas e as fibras ópticas padrão introduzem potenciais contaminações e até danos às metasuperfícies plasmônicas. Assim, métodos para fabricar metafibras com uma geometria de metasuperfície reprodutível e interfaces de adaptação padrão são claramente necessários.
Em um novo artigo publicado em
Light:Advanced Manufacturing , uma equipe de cientistas, liderada pelo professor Miu Qiu e Dr. Jiyong Wang do Key Laboratory of 3D Micro/Nano Fabrication and Characterization of Zhejiang Province, School of Engineering, Westlake University, China, e colaboradores desenvolveram as metodologias que se integram bem metasuperfícies definidas diretamente nas extremidades de jumpers de fibra monomodo comerciais (SMFJs), usando as tecnologias planares padrão, por exemplo, litografia por feixe de elétrons (EBL) e feixe de íons focados (FIB).
"Como apenas técnicas padrão de nanofabricação são necessárias, o fluxo do processo pode ser acessado por salas limpas em todo o mundo", disse o Prof. Min Qiu.
As metafibras fabricadas foram posteriormente implementadas nas cavidades do laser de fibra para servir como um absorvedor saturável especial - um elemento óptico importante para pulsos de laser ultracurtos gerais.
"Ao ajustar as ressonâncias plasmônicas das metafibras, percebemos o bloqueio do modo sóliton de sub-picossegundos em diferentes bandas de comprimento de onda", disse o Prof. Xiang Shen.
Além do trabalho experimental, eles também estabeleceram um modo matemático para quantificar a absorção saturável de metasuperfícies plasmônicas e esclarecer os mecanismos físicos subjacentes dos efeitos ópticos não lineares.
"Tais metafibras plasmônicas fornecem novas perspectivas sobre absorvedores saturáveis não lineares ultrafinos para aplicações onde são necessárias funções de transferência não lineares ajustáveis, como em lasers ultrarrápidos ou circuitos neuromórficos. , comunicações e muitos outros", acrescentou o Dr. Jiyong Wang.
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