Группа физиков из США разработала многослойное зеркало, которое, в отличие от обычных зеркал, при отражении не меняет направление круговой поляризации света. Благодаря использованию периодического массива несимметричных отверстий в одном из слоев, поляризованный свет, закрученный в одну сторону, полностью поглощается, а закрученный в другую — отражается с сохранением поляризации, сообщают авторы работы, опубликованной в NanoLetters.
Вектор напряженности электрического поля в случае круговой поляризации может вращаться по или против часовой стрелки. Поэтому при распространении светового пучка он движется по правозакрученной или левозакрученной спирали. При отражении пучка поляризованного света под прямым углом от обычного плоского зеркала направление вращения вектора напряженности меняется на противоположное, превращая право-поляризованный свет и лево-поляризованным и наоборот.
Группа физиков под руководством Вэньшаня Цая (Wenshan Cai) из Технологического Института Джорджии предложила конфигурацию зеркала, которое при отражении поляризованного света не меняет направление его поляризации. Для такого устройства авторы работы предложили использовать искусственный метаматериал, у которого оптические свойства определяются не химическим составом, а его геометрией. Обычную отражающую поверхность из серебра покрыли слоем оксида алюминия толщиной около 150 нанометров. После этого поверх оксида алюминия химики нанесли слой золота толщиной 50 нанометров, в котором с помощью литографии сделали периодический массив из прямоугольных областей с вырезами в двух из четырех углов.
Оказалось, что зеркало первого типа полностью поглощает левозакрученный свет и не изменяет поляризацию правозакрученного, а зеркало второго типа ведет себя ровно наоборот. Обычное зеркало полностью отражает оба типа света с круговой поляризацией, и при этом меняет направление вращения вектора напряженности поля.
Эффективность таких зеркал была показана для света с круговой поляризацией с длиной волны от 770 до 910 нанометров. При этом свет с линейной поляризацией от разработанных хиральных мета-зеркал отражается полностью.
По словам ученых, использование таких зеркал позволит повысить эффективность биосенсоров и устройств, в которых информация передается с помощью электрооптических методов, чувствительных к поляризации света.
Естественным метаматериалом с похожими свойствами является поверхность крыльев некоторых жуков: она отражает левозакрученный свет, сохраняя его поляризацию, и поглощает право-закрученный. Поляризация света используется учеными для различных целей: например, она позволяет записать несколько изображений на одну поверхность, а также является источником информации о вращении звезд.
Александр Дубов
