p Os pesquisadores descreveram uma nova estratégia de projetar metamoléculas que incorpora dois meta-átomos de sub-onda controláveis ​​de forma independente. Este controle de dois parâmetros da metamolécula garante o controle completo da amplitude e da fase da luz. p Uma equipe de pesquisa KAIST em colaboração com a Universidade de Wisconsin-Madison teoricamente sugeriu uma metassuperfície ativa baseada em grafeno capaz de amplitude independente e controle de fase da luz infravermelha média. Esta pesquisa oferece uma nova visão sobre a modulação da frente de onda do infravermelho médio com alta resolução, resolvendo o problema do controle independente da amplitude e fase da luz, que continua sendo um desafio de longa data.

p A tecnologia de modulação de luz é essencial para o desenvolvimento de dispositivos ópticos futuros, como holografia, imagem de alta resolução, e sistemas de comunicação óptica. Cristais líquidos e um sistema microeletromecânico (MEMS) foram utilizados anteriormente para modular a luz. Contudo, ambos os métodos sofrem de velocidades de condução significativamente limitadas e tamanhos de pixel unitário maiores do que o limite de difração, que consequentemente impedem sua integração em sistemas fotônicos.

p A plataforma metassuperfície é considerada uma forte candidata para a próxima geração de tecnologia de modulação de luz. As metassuperfícies têm propriedades ópticas que os materiais naturais não podem ter, e pode superar as limitações dos sistemas ópticos convencionais, como formar uma imagem de alta resolução além do limite de difração. Em particular, a metassuperfície ativa é considerada uma tecnologia com uma ampla gama de aplicações devido às suas características ópticas sintonizáveis ​​com um sinal elétrico.

p Contudo, As metassuperfícies ativas anteriores sofriam da correlação inevitável entre o controle da amplitude da luz e o controle da fase. Este problema é causado pelo mecanismo de modulação das metassuperfícies convencionais. Metassuperfícies convencionais foram projetadas de modo que um meta-átomo tenha apenas uma condição de ressonância, mas um único design ressonante inerentemente carece dos graus de liberdade para controlar independentemente a amplitude e fase da luz.

p A equipe de pesquisa fez uma meta-unidade combinando dois meta-átomos controláveis ​​de forma independente, melhorando dramaticamente a faixa de modulação de metassuperfícies ativas. A metassuperfície proposta pode controlar a amplitude e a fase da luz infravermelha média de forma independente com uma resolução além do limite de difração, permitindo assim o controle completo da frente de onda óptica.

p A equipe de pesquisa teoricamente confirmou o desempenho da metassuperfície ativa proposta e a possibilidade de modelagem da frente de onda usando este método de projeto. Além disso, eles desenvolveram um método analítico que pode aproximar as propriedades ópticas de metassuperfícies sem simulações eletromagnéticas complexas. Esta plataforma analítica propõe uma diretriz de projeto de metassuperfície mais intuitiva e abrangente.

p Espera-se que a tecnologia proposta permita a modelagem precisa da frente de onda com uma resolução espacial muito maior do que as tecnologias de modelagem da frente de onda existentes, que será aplicado a sistemas ópticos ativos, como holografia de infravermelho médio, dispositivos de direção de feixe de alta velocidade que podem ser aplicados para LiDAR, e lentes infravermelhas de foco variável.

p O professor Min Seok Jang comentou, "Este estudo mostrou o controle independente de amplitude e fase da luz, que tem sido uma busca de longa data na tecnologia de modulador de luz. Espera-se que o desenvolvimento de dispositivos ópticos usando controle de frente de onda complexo se torne mais ativo no futuro. "

p Ph.D. candidato Sangjun Han e Dr. Seyoon Kim da Universidade de Wisconsin-Madison são os co-autores da pesquisa, que foi publicada e selecionada como capa da edição de 28 de janeiro da ACS Nano intitulado "Modulação de amplitude complexa completa com metamoléculas de grafeno plasmonic ajustáveis ​​eletronicamente."