Plug-and-play plasmoniske metafibre til ultrahurtige fiberlasere

Integrering af plasmoniske metasurfaces på optiske fiberspidser, der danner såkaldte metafibre, beriger funktionaliteterne af en almindelig optisk fiber, hvilket giver en række avancerede applikationer såsom plan bølgeformning, superopløsningsbilleddannelse og ultrakompakt sensing. Imidlertid har plasmoniske metafibre til dato overvejende udforsket separate nøgne fibre, og der har været ringe opmærksomhed på deres praktiske anvendelser i ikke-lineære plasmoniske regimer.

Der er visse udfordringer for den udbredte optagelse af metafibre som almindelige komponentenheder til fiberoptik:a) nanofabrikation lider af uundgåelige mekaniske vibrationer og dermed en dårlig repeterbarhed af nanostrukturer på grund af det store aspektforhold af bare fibre; b) Forbindelserne mellem de funktionaliserede nøgne fibre og standard optiske fibre introducerer potentielle kontamineringer og endda beskadigelse af de plasmoniske metaoverflader. Derfor er der helt klart behov for metoder til at fremstille metafibre med en reproducerbar metaoverfladegeometri og standardtilpasningsgrænseflader.

I et nyt papir udgivet i Light:Advanced Manufacturing , et team af videnskabsmænd, ledet af professor Miu Qiu og Dr. Jiyong Wang fra Key Laboratory of 3D Micro/Nano Fabrication and Characterization of Zhejiang Province, School of Engineering, Westlake University, Kina, og kolleger udviklede de metoder, der integrerer godt -definerede metasurfaces direkte på endefladerne af kommercielle single-mode fiber jumpere (SMFJ'er) ved at bruge standard planar teknologier, f.eks. elektronstrålelitografi (EBL) og fokuseret ionstråle (FIB).

"Fordi der kun kræves standard nanofabrikationsteknikker, kan procesflowet tilgås af verdensomspændende renrum," sagde prof. Min Qiu.

De fremstillede metafibre blev yderligere implementeret i fiberlaserhulrummene for at tjene som en speciel mættelig absorber - et vigtigt optisk element til generelle ultrakorte laserimpulser.

"Ved at tune metafibrenes plasmoniske resonanser indså vi, at alle fibre under-picosecond soliton-mode-låsning ved forskellige bølgelængdebånd," sagde professor Xiang Shen.

Udover det eksperimentelle arbejde etablerede de også en matematisk metode til at kvantificere den mættede absorption af plasmoniske metasurfacer og afklare de underliggende fysiske mekanismer for ikke-lineære optiske effekter.

"Sådanne plasmoniske metafibre giver nye perspektiver på ultratynde ikke-lineære mættelige absorbere til applikationer, hvor der er behov for justerbare ikke-lineære overførselsfunktioner, såsom i ultrahurtige lasere eller neuromorfe kredsløb. Arbejdet baner vejen mod 'alt-i-fibre' optiske systemer til sensing, billeddannelse. , kommunikation og mange andre," tilføjede Dr. Jiyong Wang. + Udforsk yderligere

Mættelige plasmoniske metasurfaces til lasertilstandslåsning