Les vides de Mei peuvent contrôler la lumière dans l’air

Les phénomènes optiques résonnants dans les métaux et les isolants ont de profondes applications dans de nombreux domaines. Le confinement à l’échelle nanométrique permet un contrôle sans précédent de l’interaction de la matière photonique au niveau des surfaces et des interfaces, ainsi que la manipulation et le contrôle du flux lumineux. Les phénomènes de résonance sont généralement associés à des canaux de perte radiatifs et internes, qui sont préjudiciables dans de nombreux systèmes. Les métaux affichent de fortes pertes intrinsèques. Ainsi, les systèmes diélectriques sont récemment devenus le centre d’attention car ils promettent des pertes plus faibles, des degrés de flexibilité plus élevés en termes de réglage de l’interaction entre les différentes résonances et des stratégies de fabrication plus proches des normes industrielles.

Dans un nouvel article publié dans Lumière : science et applicationsUne équipe de scientifiques dirigée par les professeurs Harald Giessen et Mario Hentschel de l’Université de Stuttgart et le professeur Yuri Kevchar de l’Université nationale australienne, a mis au point une nouvelle technique de nanophotonique diélectrique. Leur article, « Dielectric Mi-Voids : Confining Light to Air » améliorera considérablement la conception des antennes et des structures.

La photoréponse de ces systèmes est principalement liée à l’étude des propriétés optiques à haut indice particules diélectriques dans les systèmes nanophotoniques. Ils sont connus sous le nom de théorie de Mie, qui sont des éléments de base universels pour les métasurfaces photoniques. La théorie Mi est utilisée pour manipuler, diriger et confinement de rayonnement, commençant ainsi l’ère « Mi Tronic ». Cependant, le confinement se produit dans les matériaux à indice plus élevé. La majeure partie de l’intensité des médias réside dans le matériau. Bien que cela soit moins important dans les gammes de longueurs d’onde proche et moyen infrarouge, cela devient critique pour les longueurs d’onde dans la gamme spectrale visible ou même ultraviolette.

Les chercheurs appliquent expérimentalement une voie alternative élégante et robuste en utilisant des matériaux à haut indice. Le confinement dans les isolants à indice élevé se produit en raison d’une réflexion limitée à l’interface des matériaux à indice élevé et de l’air. pour des particules solides, le mode est traduit dans des articles à haut index. Bien que le concept de base ait été trouvé plus tôt, ces structures n’ont pas été mises en œuvre pour des applications nanophotoniques.

Les chercheurs montrent que ces modèles spatiaux sont prédits par la théorie de Mie et très similaires aux modèles de Mie dans une sphère à indice élevé. Cependant, ils ont montré des différences subtiles mais importantes. La nouveauté de ce travail est la mise en œuvre expérimentale d’un nouveau bloc de construction, qui ajoute déjà de nouvelles fonctionnalités au domaine. Les chercheurs ont démontré une résonance confinée à la lumière ultraviolette, observant jusqu’à sept modes de résonance d’ordre supérieur dans la lumière ultraviolette. Cette caractéristique remarquable est activée en emprisonnant la lumière dans l’air, rendant tout le volume du modèle disponible pour l’utilisation et la manipulation. À ce jour, aucun autre bloc de construction nanophotonique résonant ne peut accomplir cette tâche.

Additionnel travail expérimental Dans cette direction, d’autres matériaux à haut indice, des combinaisons de domaines de Mie et de vides, et des systèmes plasmoniques métalliques avec des systèmes diélectriques peuvent être utilisés. Les ébauches de Mie sont également particulièrement adaptées aux expériences de détection optique et de blocage et peuvent tirer parti des structures chirales. Les vides Mi peuvent également être utilisés dans des systèmes hybrides où des émetteurs quantiques sont couplés à des vides Mi, qui agissent comme des nanoantennes locales. Il devrait être particulièrement performant dans le domaine du bleu et de l’ultraviolet. Les vides de Mie sont également très prometteurs pour les structures reprogrammables, commutables et à manipulation active en raison de la possibilité de remplir le volume de mode dans le vide avec des polymères ou des matériaux isolants.