En plasmonisk spin-Hall nanogrerande struktur som samtidigt detekterar både polarisationen och fassingulariteterna för den infallande strålen rapporteras. Nanograteringen är symmetribrytande med olika perioder för de övre och nedre delarna, vilket möjliggör enkelriktad excitation av SPP beroende på den infallande strålens topologiska laddning. Dessutom, spin-Hall meta-slitsar är integrerade på gittret så att strukturen har ett kiralt svar för polarisationsdetektering.

Optiska singulariteter är nyckelelement i modern optik och har undersökts mycket. Särskilt, fas- och polarisationssingulariteter har manipulerats i olika tillämpningar, såsom bildbehandling och metrologi, olinjär optik, optisk pincett, avkänning, kvantinformation, och optisk kommunikation. I teorin, båda singulariteterna kan detekteras samtidigt om man kan detektera den topologiska laddningen och fotonspin samtidigt. Flera metoder har föreslagits för att detektera den topologiska laddningen av OAM under de senaste åren, inklusive holografi, metasytor, optisk transformation, och fotoniska kretsar. Dock, dessa metoder har nackdelar inklusive behovet av att rikta in balken exakt med strukturen, behovet av komplexa upptäcktsprocesser, såsom närfältsmikroskopi, och den låga diffraktionseffektiviteten för vissa element. Dessa nackdelar begränsar starkt deras tillämpningar i nya optiska system med optiska fibrer eller integrerade on-chip-enheter.

I en ny tidning publicerad i Ljusvetenskap och tillämpningar , ett team av forskare, ledd av professor Changjun Min, Xiaocong Yuan, och Mike Somekh från Nanophotonics Research Center, Shenzhen Key Laboratory of Micro-Scale Optical Information Technology, Shenzhen universitet, Shenzhen, Kina och medarbetare har utvecklat en on-chip plasmonisk spin-Hall nanograting för att samtidigt detektera fas- och polarisationssingulariteter. De har designat en symmetribrytande nanogreringsstruktur först för att i en riktning lansera SPP-vågen enligt tecknet på den infallande vågens topologiska laddning. Utbredningsvinkeln för den genererade SPP ökar med värdet på den topologiska laddningen. Det topologiska laddningsvärdet för den infallande strålen kan bestämmas noggrant genom att placera ett utgående kopplingsgitter på båda sidor av nanogratingen för att koppla den genererade SPP-vågen till fjärrfältet och analysera den optiska mikroskopibilden för fjärrfältet. Dessutom, en spin-Hall-struktur är integrerad på nanograting så att nanograting kan svara på snurrandet av den infallande strålen. Denna kombinerade struktur kopplar riktningsmässigt den infallande OAM-strålen till olika positioner beroende på strålens polarisation och topologiska laddning. Det har bevisats experimentellt att strukturen detekterar polarisationssingulariteten och fassingulariteten för den infallande CVB-strålen samtidigt. Denna enhet är mycket lovande för att uppnå en mycket kompakt fotonisk integrerad krets. Dessa forskare sammanfattar den operativa principen för deras struktur:

"Vi designade en SPP-baserad meta-yta som samtidigt kan detektera fas- och polarisationssingulariteter för den infallande vågen för två syften i ett:(1) för att snabbt och samtidigt detektera fas- och polarisationssingulariteter med en enda bild; (2) till möjliggör optisk kommunikation med fotoniksingulariteter hos elektromagnetiska vågor."

"Denna enhet är mycket lovande för att uppnå en mycket kompakt fotonisk integrerad krets. Den har visat stor potential i storskaliga fotoniska integrerade kretsar och skulle gynna olika applikationer som optisk informationsbehandling på kretsen och optisk kommunikation. Vi försöker nu integrera en ytterligare coupound-fasmoduleringsstruktur på enheten för att avbryta diffraktionseffekten av SPP-vågen under generering. Detta skulle ytterligare förbättra upplösningen och detektionsgränsen för systemet, " lade de till.