Разработано нанооптическое устройство, которое позволяет независимо управлять интенсивностью и фазой света. Применяя напряжение, это инновационное устройство может свободно манипулировать фазой и амплитудой света второй гармоники (SH), открывая новые возможности для передовых технологий квантовой связи и обработки информации. Исследование [опубликовано](https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adw8852) в Science Advances.
Профессор Джонвон Ли и его исследовательская группа
Профессор Джонвон Ли и его исследовательская группа из Департамента электротехники UNIST создали нанооптический компонент с электрическим управлением, способный к полной, независимой модуляции фазы и интенсивности SH-света. Это устройство представляет собой значительный шаг вперёд в области [нелинейной оптики](https://phys.org/tags/nonlinear+optics/), которая занимается изменением свойств света через взаимодействие со специализированными материалами — фундаментальный процесс в генерации запутанных источников фотонов и других оптических систем.
Размер и возможности устройства
Нанооптическое устройство удивительно мало — его размер составляет примерно одну десятитысячную часть ногтя пальца. Это позволяет ему заменить более громоздкие материалы и проложить путь к созданию более лёгких и компактных оптических систем. В отличие от обычных нанооптических компонентов, которые работают пассивно, этим устройством можно управлять с помощью напряжения, что позволяет точно регулировать как фазу, так и амплитуду. Такой контроль обеспечивает кодирование более сложной информации, что имеет решающее значение для квантовых технологий следующего поколения.
Экспериментальные результаты
Экспериментальные результаты продемонстрировали почти 100%-ю глубину модуляции интенсивности SH-сигнала, при этом фаза настраивалась в полном диапазоне от 0 до 360 градусов. Кроме того, нелинейный отклик можно было регулировать в диапазоне примерно от 0 до 30 нм/В, что указывает на то, что устройство может достичь полного электрического контроля над комплексной амплитудой как в пространстве амплитуды, так и в фазовом пространстве.
Применение технологии
Используя эту технологию, команда успешно продемонстрировала создание фазовых и амплитудных решёток, обеспечивающих динамический контроль дифракционных узоров выходного света. Эти возможности имеют многообещающие приложения в формировании волнового фронта в реальном времени, высокоскоростном кодировании данных и бесконтактном оптическом переключении.
Ключ к прорыву
Ключ к этому прорыву лежит в дизайне поверхности устройства, который включает в себя наноструктуры, сочетающие квантовые ямы и металлические нанополости, расположенные парами с противоположными фазами (разница в 180°). Такая точная инженерия позволяет высокоэффективно и независимо настраивать нелинейные оптические отклики.
Профессор Ли прокомментировал: «Мы впервые преодолели физические ограничения существующих нелинейных оптических устройств, представив миниатюрную платформу, которая обеспечивает высокоскоростной и высокоточный оптический контроль исключительно с помощью электрических сигналов».
«Эта технология может служить основой для активных систем квантовой оптики, таких как источники запутанных фотонов и контроль квантовой интерференции».
Предоставлено [Ульсанским национальным институтом науки и технологий](https://phys.org/partners/ulsan-national-institute-of-science-and-technology/).