Ympyräpolarisoidun valon piisiru

Ensimmäinen piisirulle integroitu ympyräpolarisoitua valoa ilmaiseva ilmaisin avaa oven pienille, kannettaville anturilaitteille, jotka voisivat laajentaa polarisoidun valon käyttöä lääkeseulonnassa, optisessa viestinnässä ja kvanttilaskennassa ynnä muissa mahdollisia sovelluksissa.

Perinteinen tapa havaita valon polarisaatiota vaatii useita optisia elementtejä, jotka ovat melko isoja ja vaikeita miniaturisoida. Vanderbilt Universityn insinöörien kehittämä ilmaisin kiertää tämän rajoituksen käyttämällä metamateriaaleja.

Tutkijoiden kehittämä metamateriaali koostuu hopeisista nanolangoista, jotka asetettu mikroskooppiseen siksak-kuvioon erittäin ohuelle akryylille kiinnitettynä optisesti paksulle hopealevylle. Tämä on edelleen kiinnitetty piikiekon pohjaan nanolangat ylöspäin.

Nanolangat tuottavat vapaasti virtaavien elektronien pilven, eli plasmonisia tiheysaaltoja, jotka tehokkaasti absorboivat energiaa piikiekon läpi kulkevista fotoneista. Absorboitumisen prosessi luo "kuumia" tai energisiä elektroneja, jotka lentävät kiekkoon jossa ne tuottavat havaittavissa olevaa sähkövirtaa.

Siksak-kuvio voidaan tehdä joko oikea- tai vasenkätiseksi. Kun se on oikeakätinen, pinta imee oikeakätistä ympyräpolarisoitua valoa ja heijastaa vasemmalle ympyräpolarisoitua valoa. Kun se on vasenkätinen, se imee vasemmalle ja heijastaa oikealle. Kun anturirakenne sisältäen sekä oikeakätisen että vasenkätiset pintakuviot, anturi voi erottaa sekä oikealle että vasemmalle polarisoitunutta valoa.

Tutkijoiden prototyypin hyötysuhde on 0,2 prosenttia - liian alhainen kaupallisesti kannattaviksi. Nyt kun he ovat osoittautuneet lähestymistavan elinkelpoisuuden, heillä on kuitenkin useita ideoita, miten he voivat tehostaa niitä tasolle, joka on verrattavissa tavanomaisiin valoilmaisimiin.