Conversión puntual de modo arbitrario en chip

Los dispositivos fotónicos en chip muestran un gran potencial en muchas aplicaciones, incluidas las comunicaciones, el procesamiento de señales fotónicas de microondas, la información cuántica, la detección y la computación. Recientemente, los investigadores han propuesto un concepto de diseño novedoso sobre el funcionamiento de un chip para controlar un haz de espacio libre. En comparación con los dispositivos de espacio libre, como los espejos, los componentes en chip exhiben grandes ventajas en el control de la trayectoria y el frente de onda. Por ejemplo, los convertidores de punto de modo fundamental (SSC) utilizan lentes de enfoque. Se ha demostrado que las lentes de Eaton pueden doblar la trayectoria de la luz en el chip, y las características de imagen sin aberraciones de las lentes de ojo de pez de Maxwell se han utilizado para construir guías de onda multimodo cruzadas (MWG). Sin embargo, se ha demostrado que el esquema informado solo se usa para modos fundamentales, y los modos de orden superior o los modos no canónicos son los modos preferidos en aplicaciones específicas. En la óptica de Fourier, los sistemas 4-f se utilizan ampliamente en el procesamiento de información óptica.

Recientemente, Wei Qi y otros en la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong, inspirados por el sistema 4-f y el expansor de haz en óptica a granel, diseñó un SSC, con dos guías de ondas de índice graduado basadas en metamateriales que se han propuesto y demostrado experimentalmente. El dispositivo propuesto puede expandir su modo arbitrario mientras mantiene su forma de contorno. En comparación con el SSC de cono adiabático tradicional, puede reducir el uso del área en un 91,5 % con la misma diafonía entre modos. Los experimentos han demostrado que la relación de expansión del modo regular es 5. Además, para el patrón irregular, los investigadores verificaron numéricamente su función sin cambiar la estructura. Este trabajo proporciona una solución general para la conversión puntual en modo en chip, que puede ampliar aún más las perspectivas de aplicación de la óptica de Fourier en chip.