Ученые открыли новые свойства метаповерхностей при взаимодействии со сверхкороткоимпульсным лазером
Команда исследователей ИТМО, Австралийского национального университета и Университета имени Фридриха Шиллера в Йене впервые продемонстрировала эффективную генерацию гармоник высокого порядка в диэлектрических метаповерхностях из кремния — это было достигнуто за счет резонансов структуры с большим временем жизни. Открытие поможет приблизить создание аттосекундных источников излучения на основе полупроводниковых наноструктур. С помощью ультракоротких оптических импульсов (за открытие метода генерирования таких импульсов в 2018 году присудили Нобелевскую премию по физике) можно возбуждать и зондировать очень быстрые процессы в природе и материи. С практической точки зрения это открывает новые горизонты для понимания физики сверхбыстрых процессов и более быстрой записи информации.
Главный вывод, к которому пришли исследователи: в то время как для линейных эффектов важны высокодобротные связанные состояния в континууме, для сверхкороткоимпульсных и сверхмощных систем гораздо большую роль играет непосредственно сам материал, из которого сделана метаповерхность, чем её структура. Для генерации высоких гармоник (а таким образом, и для сверхкоротких импульсов) материал должен быть в высокой степени кристалличным, обладать высокой лучевой стойкостью и низкими (а лучше вообще без них) оптическими потерями в видимой и ИК областях спектра.
В дальнейшем ученые планируют разработать более компактные дизайны для эффективной генерации высоких гармоник за счет использования как новых материалов (например двухмерных или перовскитов), так и новых подходов к конструированию нанорезонаторов, пояснил профессор физического факультета ИТМО Сергей Макаров.
Изображение: Иван Пустовит / новый физтех ИТМО