Het integreren van plasmonische meta-oppervlakken op optische vezeluiteinden die zogenaamde metavezels vormen, verrijkt de functionaliteiten van een gewone optische vezel, wat een verscheidenheid aan geavanceerde toepassingen oplevert, zoals planaire golfvorming, beeldvorming met superresolutie en ultracompacte detectie. Tot op heden hebben plasmonische metavezels echter voornamelijk afzonderlijke kale vezels onderzocht en is er weinig aandacht besteed aan hun praktische toepassingen in niet-lineaire plasmonische regimes.

Er zijn bepaalde uitdagingen voor de wijdverbreide opname van metavezels als reguliere componenten voor glasvezel:a) nanofabricage lijdt aan onvermijdelijke mechanische trillingen en dus een slechte herhaalbaarheid van nanostructuren vanwege de grote aspectverhouding van kale vezels; b) de verbindingen tussen de gefunctionaliseerde blote vezels en standaard optische vezels introduceren potentiële verontreinigingen en zelfs schade aan de plasmonische meta-oppervlakken. Er is dus duidelijk behoefte aan methoden om metavezels te fabriceren met een reproduceerbare geometrie van het meta-oppervlak en standaard aanpassende interfaces.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Light:Advanced Manufacturing , ontwikkelde een team van wetenschappers, onder leiding van professor Miu Qiu en Dr. Jiyong Wang van Key Laboratory of 3D Micro/Nano Fabrication and Characterization of Zhejiang Province, School of Engineering, Westlake University, China, en collega's de methodologieën die goed integreren -gedefinieerde meta-oppervlakken direct op de eindvlakken van commerciële single-mode fiber jumpers (SMFJ's), door gebruik te maken van de standaard vlakke technologieën, bijv. elektronenstraallithografie (EBL) en gefocusseerde ionenstraal (FIB).

"Omdat alleen standaard nanofabricagetechnieken nodig zijn, is de processtroom toegankelijk voor wereldwijde cleanrooms", zegt prof. Min Qiu.

De gefabriceerde metavezels werden verder geïmplementeerd in de holtes van de fiberlaser om te dienen als een speciale verzadigbare absorber - een belangrijk optisch element voor algemene ultrakorte laserpulsen.

"Door de plasmonische resonanties van de metavezels af te stemmen, realiseerden we all-fiber sub-picoseconde soliton-modus-vergrendeling op verschillende golflengtebanden," zei Prof. Xiang Shen.

Naast het experimentele werk hebben ze ook een wiskundige modus ontwikkeld om de verzadigbare absorptie van plasmonische meta-oppervlakken te kwantificeren en de onderliggende fysieke mechanismen van niet-lineaire optische effecten te verduidelijken.

"Dergelijke plasmonische metavezels bieden nieuwe perspectieven op ultradunne niet-lineaire verzadigbare absorbers voor toepassingen waar afstembare niet-lineaire overdrachtsfuncties nodig zijn, zoals in ultrasnelle lasers of neuromorfe circuits. Het werk effent de weg naar 'all-in-fibers' optische systemen voor detectie, beeldvorming , communicatie en vele anderen," voegde Dr. Jiyong Wang eraan toe. + Verder verkennen

Verzadigbare plasmonische meta-oppervlakken voor vergrendeling van de lasermodus