Недостатки метаматериалов превратили в преимущества

Один из недостатков метаматериалов с отрицательным коэффициентом преломления заключается в том, что они поглощают большую часть проходящего через них инфракрасного излучения. Американским ученым удалось превратить этот недостаток в преимущество, которое может использоваться для разработки оптического модулятора нового типа, более быстрого и более компактного, чем существующие аналоги.

Группа ученых под руководством д-ра Ши-Юан Вана (Shih-Yuan Wang) из лаборатории Hewlett-Packard проводила эксперименты с сетчатым ("fishnet") метаматериалом, обладающим отрицательной диэлектрической и магнитной проницаемостями для инфракрасного излучения определенных длин волн. Метаматериал состоял из 80-нм слоя кремния, помещенного между двумя 25-нм слоями серебра.

В слоях серебра методом нанолитографии проделывались многоугольные отверстия, а с помощью электронно-лучевой литографии формировалась прямоугольная решетка из пересеченных проводов, толщина которых в одном направлении составляла 220 нм, а в другом – 110 нм. Расстояние между проводами составляло 320 нм в обоих направлениях.

Затем полученная структура облучалась двумя лазерными лучами, один из которых генерировался инфракрасным лазером с длиной волны излучения 1700 нм, другой – лазером видимого света с длиной волны 532 нм. Под воздействием видимого излучения в кремниевом слое происходило образование электронно-дырочных пар, которое приводило к небольшому смещению резонансной частоты метаматериала. В результате количество инфракрасного излучения, прошедшего через метаматериал, удваивалось.

По мнению ученых, полученные ими результаты могут использоваться для создания оптических модуляторов, которые смогут работать на частоте до 100 ГГц, что во много раз превышает возможности современных модуляторов, сообщает PhysicsWorld.