Antenner fångar radiovågor, en form av elektromagnetisk strålning, från luften och omvandla energin till elektriska signaler som matar modern telekommunikation. De kan också omvandla elektriska signaler till radiovågor. Utan antenner, världen skulle vara en mycket annan plats än den är idag. Optiska ingenjörer och forskare som Anthony J. Hoffman, docent vid Institutionen för elektroteknik vid University of Notre Dame, arbetar för att utnyttja dessa enheter för att styra ljus istället för radiovågor.

Hoffman har fokuserat sina ansträngningar på nästa generations material, teknik och enheter för infrarött ljus. Oftast associerad med nattsyn, infrarött ljus har många användningsområden för optisk avkänning och detektion. Optiska antenner gör det möjligt för ingenjörer att styra hur ljus interagerar med material och kan lokalisera ljus till subvåglängdsdimensioner för användning med många av dagens nanoskalaenheter.

Pappret, med titeln "Monokromatiska multimodantenner på Epsilon-nära-noll-material, "publicerades nyligen i Avancerade optiska material , beskriver en särskild klass av optiska material som drastiskt kan förändra egenskaperna hos optiska antenner. Denna "kontroll" av egenskaper öppnar dörren för nya sätt att konstruera optiska antenner.

Hoffman och hans medförfattare-Kaijun Feng, Junchi Lu och Owen Dominguez, alla doktorander i elektroteknik vid Notre Dame, tillsammans med Daniel Wasserman, docent i el- och datateknik, och doktorand Leland Nordin, båda vid University of Texas i Austin - arbetade till stor del i två campusanläggningar (Notre Dame Nanofabrication Facility och Notre Dame Integrated Imaging Facility) för att designa, tillverka och demonstrera optiska antenner med hjälp av ett epsilon-nära-noll (ENZ) material.

ENZ -material erbjuder unika fenomen, inklusive vågfrontsteknik, förbättrad ljusstrålning genom subvåglängdsöppningar, storleksordning förlängning av den lokala våglängden i vågledande strukturer, och spektralselektiv absorption och termiska utsläpp. Genom att bygga optiska antenner på ett ENZ -material kunde teamet designa och demonstrera en multimod, nästan monokromatisk antenn, en ny klass av optiska antenner, som kan ha nytta av avkänning, bildbehandling, infraröd optoelektronik och termiska utsläppskontrollapplikationer. Det erbjuder också potentialen hos nya typer av optiska enheter.

Hoffman, en ansluten medlem av Center for Nano Science and Technology, och hans team arbetar för närvarande med att införliva sina optiska antenner i halvledarenheter för att förbättra interaktionen mellan ljus och halvledarmaterial, vilket skapar nästa generation av infraröda källor.