Исследователи Университета ИТМО и Австралийского национального университета выявили новый способ создания перестраиваемых топологических состояний света. Теперь они формируются не с помощью геометрии решетки, а за счет чередования свойств частиц.
Замена электронных устройств на фотонные становится обычной практикой. В них передача информации происходит за счет света. Это энергоэффективно, компактно и быстро. Перспективное решение по управлению светом в наномасштабе - концепция топологических состояний света. Известный науке способ их создания – использование особых структур, решеток из резонансных частиц.
Этот способ имеет недостатки: нет гибкости в управлении и перестраивании краевых состояний. А решение исследователей, построенное на чередовании самих частиц, таких ограничений не имеет. При этом модель ученых ИТМО и Австралийского национального университета использовала такие резонансные частицы, у которых нарушена симметрия к отражению. Это, в свою очередь, приводит к бианизотропному отклику. Он происходит в момент, когда падающее электрическое поле наводит у частицы магнитный момент, а падающее магнитное поле вызывает электрический дипольный отклик.
«Наша идея в том, что мы переносим весь управляющий функционал с геометрии на сами частицы, добавляя им новое свойство. Например, если это керамические диски — именно их мы рассматривали в своей работе, — мы предлагаем сделать в них выемки, что позволит управлять топологическими состояниями, просто переворачивая эти диски относительно друг друга. В нашей статье мы показали, что в таких структурах действительно появляется краевое состояние света, причем мы можем влиять на степень локализации топологического состояния путем увеличения вырезов или поворота дисков», — говорит Даниил Бобылев, аспирант физико-технического факультета Университета ИТМО.
Представленная модель управления топологическими состояниями света через появление новой степени свободы перспективна в сфере проектирования топологических систем. Это объясняется высокой стабильностью и гибкостью в управлении, что актуально для новых технологий поколения 5G или гибких оптоэлектронных устройств.
Фото на странице: Jackson David / Фотобанк Unsplash
