LAM: Ученые сгенерировали вихревые гребни в терагерцовом диапазоне

Учёные из Пекинского и Шанхайского научно-технического университетов исследовали возможность увеличения пропускной способности каналов с помощью орбитального углового момента электромагнитных волн. Этот метод может обеспечить бесконечное расширение каналов.

В ходе исследований учёные предложили новый способ генерации поляризационно-мультиплексированных терагерцовых вихревых гребней с использованием кремниевой метаповерхности.

В этом исследовании объединили концепцию терагерцовой вихревой гребенки с технологией метаповерхности. Благодаря точному проектированию и обработке полностью кремниевой метаповерхности, можно гибко управлять количеством мод, положением и интервалом вихревых гребней. Это позволяет генерировать двухполяризованные терагерцовые вихревые гребни и развивать сверхмощные многомодовые коммуникационные технологии.

Недавно эта работа была опубликована в журнале Light: Advanced Manufacturing.

Минг-Же Чонг, аспирант Пекинского университета — первый автор статьи.

Чао-Хай Ду и Сяофэй Цан — авторы-корреспонденты. Они профессора в Пекинском и Шанхайском университетах соответственно.

Также среди авторов Ивэнь Чжоу, аспирант Шанхайского научно-технического университета, и Зонг-Кун Чжан, ещё один аспирант из Пекинского университета.

Что такое вихревая гребенка

Вихревой свет, или OAM-луч, имеет форму пончика. Вокруг его центра есть распределение фазы в форме вихря. Количество повторений таких вихрей может быть разным. Для описания этой характеристики используются топологические заряды: каждому соответствует своя мода. Из разных мод с одинаковой интенсивностью и равным интервалом образуется вихревая гребенка.

Дизайн поляризационно-мультиплексированных мета-атомов

Исследователи создают мета-атомы из полностью кремниевой прямоугольной столбчатой структуры. Эти мета-атомы обладают сильным двулучепреломлением. Можно одновременно управлять фазой линейно поляризованных терагерцовых волн x и y, если подобрать мета-атомы с различной геометрической структурой. Волны проходят через мета-атомы, охватывая весь диапазон 360°.

Вихревые гребенки с произвольным числом мод

Исследователи разрабатывают два набора фазовых распределений, соответствующих двум вихревым оптическим гребенкам с разными номерами мод. Они привязывают эти распределения к мета-атомам с различными геометрическими структурами, чтобы получить нужную метаповерхность.

Затем исследователи готовят образец и определяют его характеристики с помощью терагерцовой системы сканирования ближнего поля (Bosch). Так они получают необходимые вихревые гребни. Анализ распределения поля показывает, что эти вихревые моды образуют вихревую оптическую гребенку.

Вихревые гребенки с произвольным расположением мод и интервалами между ними

Исследователи анализируют связь между преобразованием Фурье и вихревыми гребнями в полярной системе координат. Они разрабатывают два набора фазовых распределений.

Используя один метод для разработки, подготовки и определения характеристик метаповерхности и проводя модовый анализ, мы видим, что две вихревые гребенки имеют разное расположение мод и разные интервалы между ними.

04.09.2024