a, Nanofabbricazione di metafibre plasmoniche utilizzando litografia a fascio di elettroni standard (EBL) o fresatura a fascio di ioni focalizzati (FIB) e le corrispondenti immagini SEM. b, laser a fibra ultraveloce costruito in casa che integra una metafibra plasmonica. c, Schemi di metafibre utilizzate come assorbitori saturabili. d, Caratterizzazione non lineare delle metafibre e le corrispondenti prestazioni di mode-locking. (d1) Trasmissione non lineare dipendente dalla potenza e dalla polarizzazione di una metasuperficie di nanorod in condizioni di eccitazione risonante. Le coordinate polari (P, 𝜃) rappresentano la potenza media nel fuoco e l'angolo di polarizzazione della luce incidente. (d2) Traccia di autocorrelazione di un singolo solitone alla potenza della pompa di 58 mW. Credito:Lei Zhang et al.
L'integrazione delle metasuperfici plasmoniche sulle punte delle fibre ottiche che formano le cosiddette metafibre arricchisce le funzionalità di una normale fibra ottica, producendo una varietà di applicazioni avanzate come la modellazione d'onda planare, l'imaging a super risoluzione e il rilevamento ultracompatto. Tuttavia, fino ad oggi, le metafibre plasmoniche hanno esplorato prevalentemente fibre nude separate e poca attenzione è stata prestata alle loro applicazioni pratiche in regimi plasmonici non lineari.
Ci sono alcune sfide per l'adozione diffusa delle metafibre come dispositivi componenti regolari per le fibre ottiche:a) la nanofabbricazione soffre di inevitabili vibrazioni meccaniche e quindi una scarsa ripetibilità delle nanostrutture a causa delle grandi proporzioni delle fibre nude; b) le connessioni tra le fibre nude funzionalizzate e le fibre ottiche standard introducono potenziali contaminazioni e persino danni alle metasuperfici plasmoniche. Pertanto, sono chiaramente necessari metodi per fabbricare metafibre con una geometria della metasuperficie riproducibile e interfacce di adattamento standard.
In un nuovo articolo pubblicato su Light:Advanced Manufacturing , un team di scienziati, guidato dal professor Miu Qiu e dal dottor Jiyong Wang del Key Laboratory of 3D Micro/Nano Fabrication and Characterization of Zhejiang Province, School of Engineering, Westlake University, China, e collaboratori hanno sviluppato le metodologie che si integrano bene -metasuperfici definite direttamente sulle facce terminali dei ponticelli in fibra monomodali commerciali (SMFJ), utilizzando le tecnologie planari standard, ad esempio litografia a fascio di elettroni (EBL) e fascio di ioni focalizzati (FIB).
"Poiché sono richieste solo tecniche di nanofabbricazione standard, il flusso di processo è accessibile dalle camere bianche di tutto il mondo", ha affermato il prof. Min Qiu.
Le metafibre fabbricate sono state ulteriormente implementate nelle cavità laser in fibra per fungere da speciale assorbitore saturabile, un importante elemento ottico per gli impulsi laser ultracorti generali.
"Sintonando le risonanze plasmoniche delle metafibre, abbiamo realizzato il blocco modale dei solitoni subpicosecondi di tutte le fibre a diverse bande di lunghezze d'onda", ha affermato il prof. Xiang Shen.
Oltre al lavoro sperimentale, hanno anche stabilito una modalità matematica per quantificare l'assorbimento saturabile delle metasuperfici plasmoniche e chiarire i meccanismi fisici alla base degli effetti ottici non lineari.
"Tali metafibre plasmoniche forniscono nuove prospettive sugli assorbitori saturabili non lineari ultrasottili per applicazioni in cui sono necessarie funzioni di trasferimento non lineare sintonizzabili, come nei laser ultraveloci o nei circuiti neuromorfici. Il lavoro apre la strada a sistemi ottici "tutto in fibra" per il rilevamento, l'imaging , comunicazioni e molti altri", ha aggiunto il dottor Jiyong Wang. + Esplora ulteriormente
