Мета-волновод

В фотонике метаволновод электромагнитные — это физическая структура, которая направляет волны с помощью спроектированных функциональных субволновых структур. ^{[ 1 ]} Метаволноводы — результат объединения полей метаматериалов и метаповерхностей в интегрированную оптику . ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} Конструкция субволновой архитектуры позволяет исследовать экзотические явления волноводства. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Метаволноводы можно классифицировать по волноводным платформам или по методам проектирования. ^{[ 2 ]} Если классифицировать базовую волноводную платформу, инженерные субволновые структуры можно классифицировать в сочетании с диэлектрическими волноводами , оптическими волокнами или плазмонными волноводами . Если классифицировать метаволноводы по методам проектирования, их можно классифицировать либо как использующие проектирование преимущественно на основе физической интуиции, либо как методы обратного проектирования, основанные на компьютерных алгоритмах. ^{[ 1 ]}^{[ 5 ]}

Мета-волноводы могут предоставить новую степень свободы проектирования доступной структурной библиотеке оптических волноводов в интегрированной фотонике. ^{[ 1 ]}^{[ 3 ]} Преимущества могут включать повышение производительности традиционных интегрированных оптических устройств на основе волноводов и создание новых функциональных возможностей устройств. ^{[ 1 ]}^{[ 3 ]} Приложения метаволноводов включают расщепление луча/поляризации, ^{[ 3 ]} интегрированные преобразователи волноводного режима, ^{[ 4 ]} универсальные соединители волновода, ^{[ 6 ]} лабораторное зондирование на оптоволокне, ^{[ 7 ]} нанооптическая эндоскопическая визуализация, ^{[ 8 ]} встроенное формирование волнового фронта, ^{[ 9 ]} поколения структурированного света, ^{[ 10 ]} и оптические нейронные сети . ^{[ 11 ]}^{[ 12 ]} Метаструктуры также могут быть дополнительно интегрированы с материалами Ван-дер-Ваальса, чтобы добавить больше функциональности и возможности реконфигурации. ^{[ 13 ]}^{[ 14 ]}

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Мэн, Юань; Чен, Ичжэнь; Лу, Лунхуэй; Дин, Имин; Кусано, Андреа; Фан, Джонатан А.; Ху, Цяому; Ван, Кайюань; Се, Чжэньвэй; Лю, Чжутянь; Ян, Юаньму (22 ноября 2021 г.). «Оптические метаволноводы для интегрированной фотоники и не только» . Свет: наука и приложения . 10 (1): 235. doi : 10.1038/s41377-021-00655-x . ISSN 2047-7538 . ПМЦ 8608813 . ПМИД 34811345 .
^ Jump up to: ^а ^б наук, Китайская Академия. «Объединение метаструктур с разнообразными оптическими волноводами для интегрированной фотоники и многого другого» . физ.орг . Проверено 3 мая 2022 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Чебен, Павел; Халир, Роберт; Шмид, Йенс Х.; Этуотер, Гарри А.; Смит, Дэвид Р. (август 2018 г.). «Субволновая интегральная фотоника» . Природа . 560 (7720): 565–572. дои : 10.1038/s41586-018-0421-7 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 30158604 . S2CID 52117964 .
^ Jump up to: ^а ^б Ли, Чжаойи; Ким, Мён Хван; Ван, Ченг; Хан, Чжаохун; Шреста, Саджан; Овервиг, Адам Кристофер; Лу, Мин; Штейн, Аарон; Агарвал, Анурадха Мурти ; Лончар, Марко; Ю, Наньфан (июль 2017 г.). «Управление распространением и связью волноводных мод с использованием фазово-градиентных метаповерхностей» . Природные нанотехнологии . 12 (7): 675–683. дои : 10.1038/nnano.2017.50 . ISSN 1748-3395 . ОСТИ 1412777 . ПМИД 28416817 .
^ Молески, Шон; Лин, Зин; Пигготт, Александр Ю.; Цзинь, Вэйлян; Вукович, Елена; Родригес, Александр В. (ноябрь 2018 г.). «Инверсный дизайн в нанофотонике» . Природная фотоника . 12 (11): 659–670. arXiv : 1801.06715 . дои : 10.1038/ s41566-018-0246-9 ISSN 1749-4893 . S2CID 55105919 .
^ Мэн, Юань; Лю, Чжутянь; Се, Чжэньвэй; Ван, Райд; Ци, Тяньчэн; Ху, Футай; Ким, Хёнсок; Сяо, Цижун; Фу, Син; Ву, Цян; Пэ, Сан Хун (01 апреля 2020 г.). «Универсальное соединение света на кристалле и (де) мультиплексирование от произвольных поляризаций до управляемых волноводных мод с использованием интегрированной диэлектрической метаповерхности» . Фотонные исследования . 8 (4): 564–576. дои : 10.1364/PRJ.384449 . ISSN 2327-9125 . S2CID 213576669 .
^ Принц, Мэри; Консалес, Марко; Микко, Альберто; Крескителли, Алессио; Кастальди, Джузеппе; Эспозито, Эмануэла; Ла Феррара, Вера; Кутоло, Антонелло; Гальди, Винченцо; Кусано, Андреа (март 2017 г.). «Метасоветы по оптическому волокну» . Свет: наука и приложения . 6 (3): e16226. дои : 10.1038/lsa.2016.226 . ISSN 2047-7538 . ПМК 6062173 . ПМИД 30167235 .
^ Пахлеванинежад, Хамид; Хорасанинежад, Мохаммадреза; Хуан, Яо-Вэй; Ши, Чжуцзюнь; Харири, Лида П.; Адамс, Дэвид С.; Дин, Вивьен; Чжу, Александр; Цю, Ченг-Вэй; Капассо, Федерико; Сутер, Мелисса Дж. (сентябрь 2018 г.). «Нанооптический эндоскоп для оптической когерентной томографии высокого разрешения in vivo» . Природная фотоника . 12 (9): 540–547. дои : 10.1038/s41566-018-0224-2 . ISSN 1749-4893 . ПМК 6350822 . ПМИД 30713581 .
^ Ван, Цзы; Ли, Тяньтянь; Соман, Анишкумар; Мао, Дун; Кананен, Томас; Гу, Тинъи (07 августа 2019 г.). «Формирование волнового фронта на кристалле с помощью диэлектрической метаповерхности» . Природные коммуникации . 10 (1): 3547. doi : 10.1038/s41467-019-11578-y . ISSN 2041-1723 . ПМК 6686019 . ПМИД 31391468 .
^ Хэ, Тяньтянь (22 ноября 2021 г.). «Метаоптика управляемого режима: волноводы с метаповерхностью для ответвителей произвольных мод и встроенных эмиттеров OAM с настраиваемым топологическим зарядом» . Оптика Экспресс . 29 (24): 39406–39418. дои : 10.1364/OE.443186 . ISSN 1094-4087 . ПМИД 34809306 . S2CID 243813207 .
^ Хорам, Эрфан; Чен, Анг; Лю, Собака; Ин, Лей; Ван, Цици; Юань, Мин; Ю, Цзунфу (01 августа 2019 г.). «Нанофотонные среды для искусственного нейронного вывода» . Фотонные исследования . 7 (8): 823–827. arXiv : 1810.07815 . дои : 10.1364/PRJ.7.000823 . ISSN 2327-9125 . S2CID 173991055 .
^ Ву, Чанмин; Ю, Хешань; Ли, Сохён; Пэн, Руомин; Такеучи, Ичиро; Ли, Мо (04 января 2021 г.). «Программируемые метаповерхности с фазовым изменением на волноводах для многомодовой фотонной сверточной нейронной сети» . Природные коммуникации . 12 (1): 96. дои : 10.1038/s41467-020-20365-z . ISSN 2041-1723 . ПМЦ 7782756 . ПМИД 33398011 .
^ Мэн, Юань; Фэн, Цзянган; Хан, Санмун; Сюй, Чжихао; Мао, Вэньбо; Чжан, Тан; Ким, Джастин С.; Ро, Илпё; Чжао, Епин; Ким, Дон Хван; Ян, Ян; Ли, Джин Вук; Ян, Лан; Цю, Ченг-Вэй; Пэ, Сан Хун (21 апреля 2023 г.). «Фотонная ван-дер-ваальсовая интеграция 2D-материалов в 3D-наномембраны» . Материалы Nature Reviews : 1–20. дои : 10.1038/s41578-023-00558-w . ISSN 2058-8437 .
^ Лю, Юань; Хуан, Ю; Дуань, Сянфэн (март 2019 г.). «Интеграция Ван-дер-Ваальса до и за пределами двумерных материалов» . Природа . 567 (7748): 323–333. дои : 10.1038/s41586-019-1013-x . ISSN 1476-4687 .

[:0-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Мэн, Юань; Чен, Ичжэнь; Лу, Лунхуэй; Дин, Имин; Кусано, Андреа; Фан, Джонатан А.; Ху, Цяому; Ван, Кайюань; Се, Чжэньвэй; Лю, Чжутянь; Ян, Юаньму (22 ноября 2021 г.). «Оптические метаволноводы для интегрированной фотоники и не только» . Свет: наука и приложения . 10 (1): 235. doi : 10.1038/s41377-021-00655-x . ISSN 2047-7538 . ПМЦ 8608813 . ПМИД 34811345 .

[:1-2] Jump up to: ^а ^б наук, Китайская Академия. «Объединение метаструктур с разнообразными оптическими волноводами для интегрированной фотоники и многого другого» . физ.орг . Проверено 3 мая 2022 г.

[:2-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Чебен, Павел; Халир, Роберт; Шмид, Йенс Х.; Этуотер, Гарри А.; Смит, Дэвид Р. (август 2018 г.). «Субволновая интегральная фотоника» . Природа . 560 (7720): 565–572. дои : 10.1038/s41586-018-0421-7 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 30158604 . S2CID 52117964 .

[:3-4] Jump up to: ^а ^б Ли, Чжаойи; Ким, Мён Хван; Ван, Ченг; Хан, Чжаохун; Шреста, Саджан; Овервиг, Адам Кристофер; Лу, Мин; Штейн, Аарон; Агарвал, Анурадха Мурти ; Лончар, Марко; Ю, Наньфан (июль 2017 г.). «Управление распространением и связью волноводных мод с использованием фазово-градиентных метаповерхностей» . Природные нанотехнологии . 12 (7): 675–683. дои : 10.1038/nnano.2017.50 . ISSN 1748-3395 . ОСТИ 1412777 . ПМИД 28416817 .

[5] Молески, Шон; Лин, Зин; Пигготт, Александр Ю.; Цзинь, Вэйлян; Вукович, Елена; Родригес, Александр В. (ноябрь 2018 г.). «Инверсный дизайн в нанофотонике» . Природная фотоника . 12 (11): 659–670. arXiv : 1801.06715 . дои : 10.1038/ s41566-018-0246-9 ISSN 1749-4893 . S2CID 55105919 .

[6] Мэн, Юань; Лю, Чжутянь; Се, Чжэньвэй; Ван, Райд; Ци, Тяньчэн; Ху, Футай; Ким, Хёнсок; Сяо, Цижун; Фу, Син; Ву, Цян; Пэ, Сан Хун (01 апреля 2020 г.). «Универсальное соединение света на кристалле и (де) мультиплексирование от произвольных поляризаций до управляемых волноводных мод с использованием интегрированной диэлектрической метаповерхности» . Фотонные исследования . 8 (4): 564–576. дои : 10.1364/PRJ.384449 . ISSN 2327-9125 . S2CID 213576669 .

[7] Принц, Мэри; Консалес, Марко; Микко, Альберто; Крескителли, Алессио; Кастальди, Джузеппе; Эспозито, Эмануэла; Ла Феррара, Вера; Кутоло, Антонелло; Гальди, Винченцо; Кусано, Андреа (март 2017 г.). «Метасоветы по оптическому волокну» . Свет: наука и приложения . 6 (3): e16226. дои : 10.1038/lsa.2016.226 . ISSN 2047-7538 . ПМК 6062173 . ПМИД 30167235 .

[8] Пахлеванинежад, Хамид; Хорасанинежад, Мохаммадреза; Хуан, Яо-Вэй; Ши, Чжуцзюнь; Харири, Лида П.; Адамс, Дэвид С.; Дин, Вивьен; Чжу, Александр; Цю, Ченг-Вэй; Капассо, Федерико; Сутер, Мелисса Дж. (сентябрь 2018 г.). «Нанооптический эндоскоп для оптической когерентной томографии высокого разрешения in vivo» . Природная фотоника . 12 (9): 540–547. дои : 10.1038/s41566-018-0224-2 . ISSN 1749-4893 . ПМК 6350822 . ПМИД 30713581 .

[9] Ван, Цзы; Ли, Тяньтянь; Соман, Анишкумар; Мао, Дун; Кананен, Томас; Гу, Тинъи (07 августа 2019 г.). «Формирование волнового фронта на кристалле с помощью диэлектрической метаповерхности» . Природные коммуникации . 10 (1): 3547. doi : 10.1038/s41467-019-11578-y . ISSN 2041-1723 . ПМК 6686019 . ПМИД 31391468 .

[10] Хэ, Тяньтянь (22 ноября 2021 г.). «Метаоптика управляемого режима: волноводы с метаповерхностью для ответвителей произвольных мод и встроенных эмиттеров OAM с настраиваемым топологическим зарядом» . Оптика Экспресс . 29 (24): 39406–39418. дои : 10.1364/OE.443186 . ISSN 1094-4087 . ПМИД 34809306 . S2CID 243813207 .

[11] Хорам, Эрфан; Чен, Анг; Лю, Собака; Ин, Лей; Ван, Цици; Юань, Мин; Ю, Цзунфу (01 августа 2019 г.). «Нанофотонные среды для искусственного нейронного вывода» . Фотонные исследования . 7 (8): 823–827. arXiv : 1810.07815 . дои : 10.1364/PRJ.7.000823 . ISSN 2327-9125 . S2CID 173991055 .

[12] Ву, Чанмин; Ю, Хешань; Ли, Сохён; Пэн, Руомин; Такеучи, Ичиро; Ли, Мо (04 января 2021 г.). «Программируемые метаповерхности с фазовым изменением на волноводах для многомодовой фотонной сверточной нейронной сети» . Природные коммуникации . 12 (1): 96. дои : 10.1038/s41467-020-20365-z . ISSN 2041-1723 . ПМЦ 7782756 . ПМИД 33398011 .

[13] Мэн, Юань; Фэн, Цзянган; Хан, Санмун; Сюй, Чжихао; Мао, Вэньбо; Чжан, Тан; Ким, Джастин С.; Ро, Илпё; Чжао, Епин; Ким, Дон Хван; Ян, Ян; Ли, Джин Вук; Ян, Лан; Цю, Ченг-Вэй; Пэ, Сан Хун (21 апреля 2023 г.). «Фотонная ван-дер-ваальсовая интеграция 2D-материалов в 3D-наномембраны» . Материалы Nature Reviews : 1–20. дои : 10.1038/s41578-023-00558-w . ISSN 2058-8437 .

[14] Лю, Юань; Хуан, Ю; Дуань, Сянфэн (март 2019 г.). «Интеграция Ван-дер-Ваальса до и за пределами двумерных материалов» . Природа . 567 (7748): 323–333. дои : 10.1038/s41586-019-1013-x . ISSN 1476-4687 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]