Волноводные конусы ловят радугу

Об очередном прогрессе, достигнутом в технологиях фотоники, сообщили инженеры Университета Баффало. Им удалось прогнозировать и подтвердить экспериментально уникальные возможности поглощения излучения структурой, получившей название массив многослойных волноводных конусов (multilayered waveguide taper array).

В отличие от современных оптоэлектронных чипов такие многослойные массивы способны, как образно говорят авторы изобретения, «ловить радугу» – замедлять и, в конечном итоге, поглощать на разных уровнях своей вертикально неоднородной структуры каждую частоту падающего света.

Многослойный волноводный конус состоит из сверхтонких слоев металлов, полупроводников и изоляторов. Поглощение света происходит в парах слоев металл-диэлектрик, так называемых гиперболических метаматериалах.

Регулируя толщину слоев и другие геометрические параметры можно настраивать конусы на разные частоты, включая видимый свет, микроволны, терагерцевый и ИК-диапазоны.

Такая структура может найти применение в целом ряде перспективных направлений. Например, в области внутричиповых оптических межсоединений многослойная конусная структура позволит преодолеть взаимные помехи, возникающие между волноводными каналами из-за нежелательного рассеивания проходящего через них света.

В тонкопленочных солнечных элементах волноводные конусы могут увеличить степень поглощения световых лучей видимого и инфракрасного спектра, повысив эффективность генерирования энергии.

Кроме того, возможно применение конусных массивов для улавливания тепловой энергии, которая теряется при работе электростанций и других производственных предприятий, а также электронных устройств – телевизоров, смартфонов, компьютеров.

Настроив волноводные конусы на поглощение волн на частоте, соответствующей зондирующим сигналам радара, сонара и т.п. можно получить подобие плаща-невидимки, препятствующего обнаружение потенциальным противником летательных, подводных или сухопутных средств передвижения.

Итоги работы специалистов Университета Баффало получили освещение в статье «Broadband absorption engineering of hyperbolic metafilm patterns», вышедшей 28 марта в журнале Scientific Reports.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI