Exzitonenresonanz-Abstimmung einer atomar dünnen Linse

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Exzitonenresonanz-Abstimmung einer atomar dünnen LinseSeit der Entwicklung diffraktiver optischer Elemente in den 1970er Jahren haben Forscher zunehmend ausgeklügelte Grundprinzipien der Optik aufgedeckt, um die bestehenden sperrigen optischen Elemente durch dünne und leichte Gegenstücke zu ersetzen.

Die Versuche haben kürzlich zu nanophotonischen Metaflächen geführt, die flache Optiken aus dichten Anordnungen von Metall- oder Halbleiter-Nanostrukturen enthalten.

Solche Strukturen können die lokale Lichtstreuphase und -amplitude auf der Basis von Plasmonen- oder Mie-Resonanzen wirksam kontrollieren.

Wissenschaftler haben die beiden Arten von Resonanzen untersucht, um Optiken mit kleinem Formfaktor zu realisieren, die Multifunktionalität und Kontrolle über das gesamte Lichtfeld bieten.

Während solche Meta-Oberflächenfunktionen statisch geblieben sind, ist es höchst wünschenswert, eine dynamische Steuerung für neu entstehende photonische Anwendungen wie z.B.

Lichtrichtung und -entfernung (LIDAR) für 3-dimensionales (3-D) Mapping zu erreichen.

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Plasmonische und Mie-Resonanzen bieten nur eine schwache elektrische Durchstimmbarkeit, aber jahrzehntelange Forschung auf dem Gebiet der optischen Modulation beschreibt, dass die Exzitonenmanipulation stärker ist, um die optischen Eigenschaften eines Materials zu steuern.Die kritische Rolle, die Exzitonen bei der optischen Wellenfrontmanipulation spielen können, muss noch verstanden und an atomar dünnen optischen Elementen demonstriert werden.

In einer neuen Studie, die jetzt auf Nature Photonics veröffentlicht wurde, haben Jorik van de Groep und ein Team von Forschern im Bereich Advanced Materials an der Stanford University und dem College of Optics and Photonics der University of Central Florida ein atomar dünnes optisches Element entwickelt, das aktiv gesteuert werden kann.

Sie schnitzten das Substrat direkt aus einer Monoschicht Wolframdisulfid (WS2).

Das Material zeigte starke exzitonische Resonanz im sichtbaren Spektralbereich.

Anstelle des typischen Ansatzes, Größe und Form geometrisch resonanter Antennen zu konstruieren, entwarf das Team die Metaflächen aus zweidimensionalen (2-D) exzitonischen Materialien, indem es die Resonanz des Materials modifizierte.

Durch die Optimierung der Anordnung von 2-D-Materialien,….

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