Ett gemensamt forskarteam från POSTECH-KAIST har framgångsrikt utvecklat en teknik för att nå SHEL-effektiviteten i närheten av enhet genom att använda en artificiellt utformad metayta.

Professor Junsuk Rho vid POSTECHs avdelningar för maskinteknik och kemiteknik, och Ph.D. kandidat Minkyung Kim och Dr. Dasol Lee från Institutionen för maskinteknik i samarbete med professor Bumki Min och Hyukjoon Cho vid institutionen för maskinteknik vid KAIST har tillsammans föreslagit en teknik för att förbättra SHEL med nästan 100 % effektivitet med hjälp av en anisotrop metayta. För detta, det gemensamma forskarteamet designade en metayta som sänder mest ljus av en polarisation och reflekterar ljuset från den andra, verifiera att SHEL inträffar i högfrekvensområdet. Dessa forskningsrön publicerades nyligen i februarinumret av Laser and Photonics Reviews, en auktoritativ tidskrift inom optik.

Spin Hall-effekten av ljus (SHEL) hänvisar till en tvärgående och spinnberoende förskjutning av ljus till infallsplanet när det reflekteras eller bryts vid ett optiskt gränssnitt. När den förstärks, den kan förskjuta ljus som är flera gånger eller tiotals gånger större än dess våglängd.

Tidigare studier av att förbättra SHEL har involverat större ljusrörelser med lite hänsyn till effektivitet. Eftersom förbättring av SHEL ger extremt låg effektivitet, studier om att uppnå en stor SHEL och hög effektivitet samtidigt har aldrig rapporterats.

Till detta, det gemensamma forskarteamet använde en anisotropisk metayta för att förbättra SHEL. Den designades för att möjliggöra hög SHEL genom att överföra det mesta av ljuset från en polarisering samtidigt som ljuset från den andra reflekteras. Genom att mäta överföringen av metaytan i högfrekvensområdet - såsom mikrovågor - och verifiera polarisationstillståndet för det transmitterade ljuset, forskarna verifierade förekomsten av SHEL som nådde 100 % effektivitet.

"Själva mekanismerna som förbättrar SHEL i de flesta tidigare studier minskade faktiskt dess effektivitet, " anmärkte professor Junsuk Rho, motsvarande författare som ledde studien. "Denna forskning är betydelsefull eftersom det är den första studien som föreslår en metod för att beräkna effektiviteten av SHEL, och att öka dess effektivitet och förbättra SHEL samtidigt." Han tillade, "SHEL är användbar i mikroskopiska optiska enheter, som stråldelare, filter och omkopplare, och den här studien kommer att förbättra deras effektivitet."