Spin Hall-effekt af lys opnået med næsten 100 % effektivitet

Et fælles forskerhold fra POSTECH-KAIST har med succes udviklet en teknik til at opnå næsten enhedseffektivitet af SHEL ved at bruge en kunstigt designet metasurface.

Professor Junsuk Rho fra POSTECHs afdelinger for maskinteknik og kemiteknik, og ph.d. kandidat Minkyung Kim og Dr. Dasol Lee fra Institut for Maskinteknik i samarbejde med professor Bumki Min og Hyukjoon Cho fra Institut for Maskinteknik ved KAIST har sammen foreslået en teknik til at forbedre SHEL med næsten 100 % effektivitet ved hjælp af en anisotrop metasurface. For det, det fælles forskerhold designede en metasurface, der transmitterer det meste lys af en polarisering og reflekterer lyset fra den anden, at verificere, at SHEL forekommer i højfrekvent område. Disse forskningsresultater blev for nylig offentliggjort i februar-udgaven af ​​Laser and Photonics Reviews, et autoritativt tidsskrift i optik.

Lysets spin Hall-effekt (SHEL) refererer til et tværgående og spinafhængigt skift af lys til indfaldsplanet, når det reflekteres eller brydes ved en optisk grænseflade. Når forstærket, det kan skifte lys, der er flere gange eller titusinder større end dets bølgelængde.

Tidligere undersøgelser af forbedring af SHEL har involveret større lysbevægelse uden hensyntagen til effektivitet. Da en forbedring af SHEL producerer ekstremt lav effektivitet, undersøgelser af opnåelse af en stor SHEL og høj effektivitet på samme tid er aldrig blevet rapporteret.

Til dette, det fælles forskerhold brugte en anisotropisk metaoverflade til at forbedre SHEL. Den blev designet til at muliggøre høj SHEL ved at transmittere det meste af lyset fra den ene polarisering, mens lyset fra den anden reflekteres. Ved at måle transmissionen af ​​metasurface i højfrekvensområdet - såsom mikrobølger - og verificere polarisationstilstanden af ​​det transmitterede lys, forskerne bekræftede, at forekomsten af ​​SHEL nåede 100 % effektivitet.

"Samme mekanismer, der forbedrer SHEL i de fleste tidligere undersøgelser, sænkede faktisk dens effektivitet, " bemærkede professor Junsuk Rho, den tilsvarende forfatter, der ledede undersøgelsen. "Denne forskning er væsentlig, fordi det er den første undersøgelse, der foreslår en metode til at beregne effektiviteten af ​​SHEL, og for at øge dens effektivitet og forbedre SHEL samtidigt." Han tilføjede, "SHEL er anvendelig i mikroskopiske optiske enheder, såsom stråledelere, filtre og kontakter, og denne undersøgelse vil forbedre deres effektivitet."