News

Holey metalens! Nya metaller fokuserar ljus med ultradjupa hål

Holey metalens!

Konstnärlig representation av en hålfylld metall. Upphovsman: Capasso Lab / Harvard SEAS

Meta-ytor är nanoskala strukturer som interagerar med ljus. Numera använder de flesta meta-ytor monolitliknande nanopillrar för att fokusera, forma och styra ljus. Ju större nanopillar, desto längre tid tar det för ljus att passera genom nanostrukturen, vilket ger meta-ytan mer mångsidig kontroll över varje ljusfärg. Men mycket höga pelare tenderar att falla eller fastna vid varandra. Tänk om du går åt andra hållet istället för att bygga höga strukturer?

I en ny rapport har forskare från Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) utvecklat en meta-yta som använder mycket djupa, mycket smala hål, snarare än mycket höga pelare, för att belysa en enda plats att fokusera.

Forskningen publiceras i Nano bokstäver.

Den nya metaytan använder mer än 12 miljoner nålliknande hål som borrats i ett 5 mikrometer silikonmembran, cirka 1/20 av hårets tjocklek. Diametern på dessa långa, tunna hål är bara några hundra nanometer, vilket gör bildförhållandet – förhållandet mellan höjd och bredd – nästan 30: 1.

Detta är första gången som hål med ett så högt bildförhållande används i metaoptik.

“Detta tillvägagångssätt kan användas för att skapa stora akromatiska metallån som fokuserar olika ljusfärger på samma fokuspunkt, vilket banar väg för en generation av plattformar med hög bildförhållande, inklusive akromatiskt metallån för stora bredband”, säger Federico Capasso , Robert L. Wallace professor i tillämpad fysik och Vinton Hayes Senior Research Fellow i elektroteknik vid SEAS och seniorförfattare till tidningen.

Holey metalens!

En skanningelektronmikroskopi (SEM) -bild (vänster) av hålen på sidan I av hålmetallen och (höger) SEM -bild av hålen på sidan II av metallen. Upphovsman: Capasso Lab / Harvard SEAS

“Om du försöker göra pelare med detta bildförhållande faller det omkull”, säger Daniel Lim, examen från SEAS och medförfattare till tidningen. “Den hållösa plattformen förbättrar tillgängligt bildförhållande för optiska nanostrukturer utan att äventyra mekanisk robusthet.”

Precis som med nanopillrar, som varierar i storlek för att lyfta fokus, har de hålliknande metallerna hål av olika storlekar, placerade exakt över 2 mm linsdiametern. Hålstorleksvariationen böjer ljuset till objektivets fokus.

“Holey meta-ytor ger en ny dimension till linsdesign genom att kontrollera begränsningen och spridningen av ljus över ett stort antal parametrar och möjliggöra nya funktioner”, säger Maryna Meretska, postdoktor på SEAS och medförfattare till tidningen. “Hål kan fyllas med olinjära optiska material, vilket kommer att leda till flera våglängder och manipulation av ljus, eller med flytande kristaller för att aktivt modulera ljusets egenskaper.”

Metallinserna tillverkas med konventionella halvledarprocesser och standardmaterial så att de kan tillverkas i skala i framtiden.

Harvard Office of Technology Development har skyddat den immateriella egendomen som är förknippad med detta projekt och undersöker kommersialiseringsmöjligheter.


Metaytor styr slumpmässigt polariserat ljus


Mer information:
Snart Wei Daniel Lim et al, A High Aspect Ratio Inverse-Designed Holey Metalens, Nano bokstäver (2021). DOI: 10.1021 / acs.nanolett.1c02612

Tillhandahålls av Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences

Citat: Holey metalens! Nya metaller fokuserar ljus med ultradjupa hål (2021, 13 oktober) den 14 oktober 2021 hämtade från https://phys.org/news/2021-10-holey-metalens-focuses-ultra-deep-holes.html

Detta dokument omfattas av upphovsrätten. Förutom rättvis handel för privata studier eller forskning får ingen del reproduceras utan skriftligt tillstånd. Innehållet tillhandahålls endast i informationssyfte.


Related Articles

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Back to top button