科學(xué)家將元結(jié)構(gòu)與不同的光波導(dǎo)相結(jié)合用于集成光子學(xué)等

由精心設(shè)計(jì)的具有亞波長(zhǎng)特征的微觀光子結(jié)構(gòu)組成，超表面和超材料的概念已證明在超光學(xué)領(lǐng)域取得了豐碩的成果。以往的研究重點(diǎn)主要集中在應(yīng)用元結(jié)構(gòu)來(lái)定制自由空間中的光并開(kāi)發(fā)相關(guān)設(shè)備和應(yīng)用。然而，最近的研究揭示了利用亞波長(zhǎng)元結(jié)構(gòu)波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)奇異波導(dǎo)現(xiàn)象和設(shè)計(jì)新型基于波導(dǎo)的器件的巨大潛力。

例如，光子集成電路因其寬帶寬、高運(yùn)行速度和低功耗等特殊優(yōu)勢(shì)而成為革新傳統(tǒng)集成電路的有希望的候選者。盡管如此，作為集成光子學(xué)最基本的構(gòu)建塊，傳統(tǒng)光波導(dǎo)仍然面臨著體積足跡、光-物質(zhì)相互作用效率受損和可用功能受限等方面的挑戰(zhàn)。幸運(yùn)的是，這里可以采用元波導(dǎo)的概念，為在亞波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)引導(dǎo)光進(jìn)行強(qiáng)大的操縱開(kāi)辟了一條新途徑，為波導(dǎo)景觀注入了新的自由度，以顯著提高設(shè)備性能并實(shí)現(xiàn)新功能。

在“光：科學(xué)與應(yīng)用”雜志上發(fā)表的一篇新論文中'，來(lái)自中國(guó)、美國(guó)和的一組科學(xué)家發(fā)表了一篇綜合評(píng)論文章，提供了元波導(dǎo)光學(xué)的全景圖。各種亞波長(zhǎng)超結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的最新進(jìn)展被系統(tǒng)地編目，包括一大類光子器件和系統(tǒng)，這些光子器件和系統(tǒng)將超材料和超表面與各種光波導(dǎo)(電介質(zhì)/等離子體/光纖)結(jié)合起來(lái)。全面總結(jié)了具有顯式設(shè)計(jì)方法(包括正向和反向設(shè)計(jì)教程)和元波導(dǎo)的代表性應(yīng)用的簡(jiǎn)要物理基礎(chǔ)。作者強(qiáng)調(diào)“通過(guò)提供通用的高效耦合接口，將元光學(xué)概念與波導(dǎo)技術(shù)相結(jié)合，如何將光子集成電路推向新的高度，

圖1簡(jiǎn)要介紹了元波導(dǎo)家族的生態(tài)。過(guò)多的

應(yīng)用在這個(gè)靈活的操場(chǎng)上進(jìn)行原型設(shè)計(jì)，包括，例如，超表面圖案介電波導(dǎo)、前向設(shè)計(jì)的超材料波導(dǎo)、超表面或超材料混合光纖、超結(jié)構(gòu)輔助等離子體波導(dǎo)和逆向設(shè)計(jì)的超材料波導(dǎo)，以命名一個(gè)很少。

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