a, Nanotillverkning av plasmoniska metafibrer med hjälp av standardelektronstrålelitografi (EBL) eller fokuserad jonstrålefräsning (FIB) och motsvarande SEM-bilder. b, Hembyggd ultrasnabb fiberlaser som integrerar en plasmonisk metafiber. c, Schema för metafibrer som används som mättningsbara absorbatorer. d, Icke-linjär karakterisering av metafibrer och motsvarande funktionslåsningsprestanda. (d1) Effekt- och polarisationsberoende olinjär överföring av en nanorod-metayta under resonansexcitationsförhållanden. De polära koordinaterna (P, 𝜃) representerar den genomsnittliga effekten i fokus och polarisationsvinkeln för det infallande ljuset. (d2) Autokorrelationsspår av en enda soliton vid en pumpeffekt på 58 mW. Kredit:Lei Zhang et al
Att integrera plasmoniska metasytor på optiska fiberspetsar som bildar så kallade metafibrer berikar funktionaliteten hos en vanlig optisk fiber, vilket ger en mängd avancerade applikationer som plan vågformning, superupplösningsavbildning och ultrakompakt avkänning. Men hittills har plasmoniska metafibrer övervägande utforskat separata nakna fibrer, och lite uppmärksamhet har ägnats åt deras praktiska tillämpningar i olinjära plasmoniska regimer.
Det finns vissa utmaningar för det utbredda upptaget av metafibrer som vanliga komponenter för fiberoptik:a) nanotillverkning lider av oundvikliga mekaniska vibrationer och därmed en dålig repeterbarhet av nanostrukturer på grund av det stora sidoförhållandet av nakna fibrer; b) kopplingarna mellan de funktionaliserade nakna fibrerna och standardoptiska fibrer introducerar potentiella föroreningar och till och med skador på de plasmoniska metasytorna. Sålunda behövs helt klart metoder för att tillverka metafibrer med en reproducerbar metasytgeometri och standardanpassningsgränssnitt.
I en ny artikel publicerad i Light:Advanced Manufacturing , ett team av vetenskapsmän, ledda av professor Miu Qiu och Dr Jiyong Wang från Key Laboratory of 3D Micro/Nano Fabrication and Characterization of Zhejiang Province, School of Engineering, Westlake University, Kina, och medarbetare utvecklade metoderna som integrerar väl -definierade metasytor direkt på ändytorna av kommersiella single-mode fiber jumpers (SMFJs), genom att använda standardplanarteknologier, t.ex. elektronstrålelitografi (EBL) och fokuserad jonstråle (FIB).
"Eftersom endast standardtekniker för nanotillverkning krävs, kan processflödet nås av världsomspännande renrum," sa Prof. Min Qiu.
De tillverkade metafibrerna implementerades ytterligare i fiberlaserhåligheterna för att fungera som en speciell mättbar absorbator - ett viktigt optiskt element för allmänna ultrakorta laserpulser.
"Genom att ställa in metafibrernas plasmoniska resonanser insåg vi helt fiber sub-picosecond soliton-modlåsning vid olika våglängdsband," sa professor Xiang Shen.
Förutom det experimentella arbetet etablerade de också ett matematiskt sätt att kvantifiera den mättbara absorptionen av plasmoniska metasytor och klargöra de underliggande fysiska mekanismerna för icke-linjära optiska effekter.
"Sådana plasmoniska metafibrer ger nya perspektiv på ultratunna olinjära mättbara absorbatorer för applikationer där avstämbara olinjära överföringsfunktioner behövs, till exempel i ultrasnabba lasrar eller neuromorfa kretsar. Arbetet banar väg mot "allt-i-fibrer" optiska system för avkänning, avbildning , kommunikation och många andra," tillade Dr Jiyong Wang. + Utforska vidare
