Işığın genliğini, fazını veya polarizasyonunu değiştirmek söz konusu olduğunda, meta yüzeyler inanılmaz derecede esnektir. Son on yılda, görüntüleme ve holografiden karmaşık ışık alanı desenlerinin oluşturulmasına kadar meta yüzeyler için çok çeşitli kullanımlar önerilmiştir. Yine de, bugüne kadar oluşturulan optik meta yüzeylerin çoğu, yalnızca dış ışık kaynakları ile çalışan bağımsız optik bileşenlerdir.
Çoğu meta yüzey yalnızca belirli, zamanla değişmeyen bir tepkiye sahiptir ve bir ışık alanını uzamsal olarak değiştirme esnekliklerine rağmen, bir ışık alanının zamansal yapısını değiştirme konusunda yalnızca sınırlı bir yeteneğe sahiptir. Araştırmacılar, bu kısıtlamaları aşmak için doğrusal olmayan meta yüzeyleri uzamsal-zamansal ışık alanı modülasyonu için kullanma stratejilerini araştırıyor. Bununla birlikte, meta yüzeyler için yapı malzemelerinin çoğu, kendi başlarına ihmal edilebilecek kadar küçük bir doğrusal olmayan optik tepki sergilemektedir.
İnanılmaz derecede yüksek optik doğrusal olmama özelliğine sahip bir ortama yakın alan bağlantısı, metasurface malzemelerin kısıtlı doğrusal olmama özelliğinin üstesinden gelmenin bir yoludur. Epsilon-sıfıra yakın (ENZ) malzemeler, son zamanlarda çok ilgi gören yeni bir kaybolan geçirgenlik malzemeleri ailesidir. Örneğin, güneş pillerinde ve tüketici elektroniğinde şeffaf elektrotlar olarak sıklıkla kullanılan iletken bir metal oksit olan indiyum kalay oksidin (ITO) yakın kızılötesi rejim geçirgenliği tipik olarak sıfırdan büyüktür. Bir ENZ malzemesi, doğrusal kırılma indisi sıfıra yakın olmasına rağmen, olağanüstü yüksek bir doğrusal olmayan kırılma indisine ve doğrusal olmayan soğurma katsayısına sahiptir.
Advanced Photonics dergisinde yer alan bir makaleye göre, Tsinghua Üniversitesi ve Çin Bilimler Akademisi araştırmacıları kısa süre önce bir meta yüzeye bağlı bir ENZ malzemesini doğrudan bir fiber lazer boşluğunun içine yerleştirerek özelleştirilmiş uzamsal-zamansal özelliklere sahip lazer darbeleri üretti.
Çıkış lazer ışınının enine modu, araştırmacılar tarafından uzamsal olarak homojen olmayan anizotropik metalik nano antenlerden oluşan bir meta yüzeyin geometrik fazı kullanılarak özelleştirildi. ENZ-bağlantılı sistemin büyük doğrusal olmayan doyurulabilir emilimi, Q-anahtarlama mekanizması aracılığıyla darbeli lazerlerin oluşturulmasını sağlar. Bilim insanları, prototip olarak çeşitli topolojik yüklere sahip mikrosaniyelik darbeli bir girdap lazeri oluşturdu.
Süper Çözünürlüklü Görüntüleme
Bu çalışma, özelleştirilmiş bir spatiotemporal mod profiline sahip küçük bir lazer oluşturmak için yeni bir yöntem sunmaktadır. Metasurface, sistemi daha da minyatürleştirmek için fiber uç yüzeye entegre edilebilir. Tsinghua Üniversitesi Hassas Ölçüm Teknolojisi ve Cihazları Devlet Anahtar Laboratuvarı’nda profesör olan yazar Yuanmu Yang, “Çalışmamızın, keyfi uzamsal ve zamansal profillere sahip lazer ışınları üretmek için dev ve uyarlanabilir doğrusal olmama özelliği ile uzamsal ışık alanı manipülasyonu için meta yüzey çok yönlülüğünün daha fazla keşfedilmesini umuyoruz” diyor. Yang, bu yeni yaklaşımın, ışık yakalama, yüksek yoğunluklu optik depolama, süper çözünürlüklü görüntüleme ve 3D lazer litografi gibi bir dizi göreve uygulanabilecek minyatür darbeli lazer kaynaklarının daha sonra üretilmesi için kapıyı açabileceğine dikkat çekiyor.
Kaynak: spie.org/news
