Tillverkad enhet och bandstruktur. (A) avbildning av elektronmikroskop av enheten, som består av två regioner som identifieras med blå och gul skuggning, motsvarande två fotoniska kristaller med olika topologiska egenskaper. Gränssnittet mellan de två fotoniska kristallerna stöder spiralformade kanttillstånd med motsatt cirkulär polarisation (s+ och s–). Gitterkopplingar i varje ände av enheten sprider ljus i riktningen utanför planet för uppsamling. (B) Närbild av gränssnittet. Svarta streckade linjer identifierar en enda enhetscell i varje fotonisk kristall. Kreditera: Vetenskap 09 feb 2018:Vol. 359, Utgåva 6376, s. 666-668, DOI:10.1126/science.aaq0327
Ett team av forskare vid University of Maryland har hittat ett nytt sätt att dirigera fotoner i mikrometerskala utan att spridas genom att bygga ett topologiskt kvantoptiskt gränssnitt. I deras tidning publicerad i tidningen Vetenskap , gruppen beskriver sin topologiska fotoniska struktur, hur det fungerar, och hur de testade det. Alberto Amo med Université de Lill i Spanien erbjuder en kort historia av de senaste försöken att dirigera fotoner i en så liten skala och beskriver också det arbete som gjorts av teamet vid UM.
Som Amo noterar, forskare skulle vilja kunna dirigera fotoner med precision i mikrometerskalan för att skapa bättre integrerade kvantoptiska kretsar - en fotons tendens att sprida sig när de möter böjar och splittringar har hämmat framsteg. I denna nya insats, forskarna har löst detta problem genom att ta ett nytt tillvägagångssätt - med hjälp av en halvledarplatta med triangulära hål arrangerade i sexkantsmönster. Plattan formades till ett galler av sexkantar, med större triangulära hål på ena sidan av plattan än den andra. Ruttningen inträffade där de två typerna av hexagoner möttes.
Plattans arkitektur skapade kanttillstånd där två fotoniska kristaller möttes - banden rörde och korsade varandra, producerar kanttillstånd med energi mellan två kristallbandgap, så att en foton kan röra sig mellan dem utan att spridas. Arrangemanget av hexagonerna gav bandgap bredvid varandra från ena sidan av plattan till den andra, skapa en slags kanal för fotonerna att resa. Fotoner gavs med tillstånd av kvantprickar som var inbäddade vid gränsplatser - genom att skjuta en laser mot kvantpunkterna fick de att generera enskilda fotoner, som sedan förökade sig längs kanaler utan spridning. Fotoner som var av motsatt polarisering förökades i motsatta riktningar.
Nyckeln till att framgångsrikt bygga strukturen var att notera vad som hände när kvantprickarna upphetsades med en kraftfull laser-fokuseringen av linsen på bara ena sidan av en kant fick den utsända fotonen i bandgapet att sprida sig utan att spridas. Det fick laget att finjustera storleken på de triangulära hålen och deras avstånd från mitten av sina respektive sexkantar, möjliggör skapandet av kanalerna. Arbetet, Amo föreslår, är ett stort steg mot implementeringen av nya typer av optiska kretsar.
© 2018 Phys.org
