Nearfield-licht is onzichtbaar licht op de subgolflengteschaal. Uitgerust voor een verscheidenheid aan praktische toepassingen, zoals draadloze stroomoverdracht, near-field light speelt een steeds grotere rol bij de ontwikkeling van miniatuur on-chip fotonische apparaten. Het beheersen van de richting van de voortplanting van licht in het nabije veld is een voortdurende uitdaging geweest die van fundamenteel belang is in de fotonica-fysica en een verscheidenheid aan toepassingen aanzienlijk kan bevorderen.

Tot dusver, propagatie van nabij-veldlicht in een enkele richting wordt bereikt door specifieke interacties tussen de elektrische dipool en de magnetische dipool in een systeem, wat heeft geleid tot onvermijdelijke complexiteiten bij het ontwerpen van apparaten. Hyperbolische metamaterialen (HMM's), een belangrijke klasse van kunstmatig anisotroop materiaal met hyperbolische isofrequentiecontouren, hebben de aandacht getrokken vanwege hun unieke vermogen om nabij-veldlicht te beheersen door subgolflengte opsluiting van elektromagnetische golven mogelijk te maken. Grote golfvectormodi in HMM's zijn van bijzonder belang omdat die modi gemakkelijker te integreren zijn en een kleiner energieverlies bij overdracht hebben.

Zoals gemeld in Geavanceerde fotonica , onderzoekers van de Tongji University in China hebben onlangs een volledig elektrisch schema gedemonstreerd dat in staat is om de voortplantingsrichting van nabij-veldlicht flexibel te regelen. Ze rapporteerden abnormale unidirectionele excitatie van hyperbolische modi met grote golfvectoren op subgolflengteschalen. Volgens hun onderzoek selectieve near-field-koppeling in HMM's wordt mogelijk gemaakt door discrete elektrische dipolen met verschillende fasen, die dienen als een metabron die is samengesteld uit volledig elektrische componenten en met een symmetrie-geassocieerde innerlijke vrijheid.

Hun onderzoek richt zich niet alleen op de behoefte aan een volledig elektrisch experimenteel ontwerpschema voor near-field fotonica, maar draagt ​​ook fundamenteel waardevolle op symmetrie gebaseerde excitatieprincipes bij. Met behulp van een Huygens-metabron, de onderzoekers waren in staat om de unidirectionele excitatie van hyperbolische bulkmodi in een vlakke HMM te observeren. Ze ontdekten dat unidirectionele excitatie in de vrije ruimte hetzelfde is als in verticale richting, maar tegengesteld aan die in horizontale richting. Deze verschillende voortplantingskenmerken in horizontale en verticale richtingen zijn uniek voor de hyperbolische modi. In aanvulling, de onderzoekers gebruikten spin-metabronnen om de directionele voortplanting van licht in een vlakke hyperbolische golfgeleider te bestuderen. Ze vonden dat, voor de met de klok mee draaiende spin-metabron, alleen de begeleide modus die zich van rechts naar links voortplant, is opgewonden. En voor de tegen de klok in draaiende bron, alleen de begeleide modus die zich van links naar rechts voortplant, is opgewonden.

Algemeen, het onderzoek bevordert de gebieden van optische wetenschap en informatiecommunicatie, omdat de resultaten de noodzakelijke voorwaarden bieden voor zeer efficiënte en experimenteel geverifieerde fotonica-routering. Voor opkomende toepassingen in geïntegreerde optische apparaten, evenals draadloze stroomoverdracht, schakelen, en filteren, dit werk belooft een ongekende flexibele regeling van nabij-veldlicht.