a, Nanofabricación de metafibras plasmónicas usando litografía de haz de electrones estándar (EBL) o fresado de haz de iones enfocados (FIB) y las imágenes SEM correspondientes. b, Láser de fibra ultrarrápida de fabricación casera que integra una metafibra plasmónica. c, Esquemas de metafibras utilizadas como absorbentes saturables. d, Caracterización no lineal de metafibras y el rendimiento de bloqueo de modo correspondiente. ( d1 ) Transmisión no lineal dependiente de potencia y polarización de una metasuperficie de nanovarillas en condiciones de excitación resonante. Las coordenadas polares (P, 𝜃) representan la potencia promedio en el foco y el ángulo de polarización de la luz incidente. (d2) Seguimiento de autocorrelación de un solo solitón a una potencia de bombeo de 58 mW. Crédito:Lei Zhang y otros
La integración de metasuperficies plasmónicas en puntas de fibra óptica que forman las denominadas metafibras enriquece las funcionalidades de una fibra óptica ordinaria, lo que produce una variedad de aplicaciones avanzadas, como formación de ondas planas, imágenes de superresolución y detección ultracompacta. Sin embargo, hasta la fecha, las metafibras plasmónicas han explorado predominantemente fibras desnudas separadas y se ha prestado poca atención a sus aplicaciones prácticas en regímenes plasmónicos no lineales.
Existen ciertos desafíos para la adopción generalizada de metafibras como dispositivos de componentes regulares para fibra óptica:a) la nanofabricación sufre vibraciones mecánicas inevitables y, por lo tanto, una mala repetibilidad de las nanoestructuras debido a la gran relación de aspecto de las fibras desnudas; b) las conexiones entre las fibras desnudas funcionalizadas y las fibras ópticas estándar introducen contaminaciones potenciales e incluso daños en las metasuperficies plasmónicas. Por lo tanto, claramente se necesitan métodos para fabricar metafibras con una geometría de metasuperficie reproducible e interfaces de adaptación estándar.
En un nuevo artículo publicado en Light:Advanced Manufacturing , un equipo de científicos, dirigido por el profesor Miu Qiu y el Dr. Jiyong Wang del Laboratorio clave de fabricación y caracterización micro/nano 3D de la provincia de Zhejiang, Escuela de Ingeniería, Universidad de Westlake, China, y colaboradores desarrollaron las metodologías que se integran bien metasuperficies definidas directamente en las caras finales de puentes de fibra monomodo comerciales (SMFJ), mediante el uso de tecnologías planas estándar, por ejemplo, litografía de haz de electrones (EBL) y haz de iones enfocados (FIB).
"Debido a que solo se requieren técnicas estándar de nanofabricación, las salas limpias de todo el mundo pueden acceder al flujo del proceso", dijo el profesor Min Qiu.
Las metafibras fabricadas se implementaron aún más en las cavidades del láser de fibra para servir como un absorbente saturable especial, un elemento óptico importante para los pulsos láser ultracortos generales.
"Al ajustar las resonancias plasmónicas de las metafibras, logramos el bloqueo del modo de solitón de subpicosegundos de todas las fibras en diferentes bandas de longitud de onda", dijo el profesor Xiang Shen.
Además del trabajo experimental, también establecieron un modo matemático para cuantificar la absorción saturable de las metasuperficies plasmónicas y aclarar los mecanismos físicos subyacentes de los efectos ópticos no lineales.
"Dichas metafibras plasmónicas brindan nuevas perspectivas sobre absorbentes saturables no lineales ultrafinos para aplicaciones en las que se necesitan funciones de transferencia no lineales sintonizables, como en láseres ultrarrápidos o circuitos neuromórficos. El trabajo allana el camino hacia sistemas ópticos 'todo en fibras' para detección, generación de imágenes , comunicaciones y muchos otros", agregó el Dr. Jiyong Wang. Metasuperficies plasmónicas saturables para bloqueo en modo láser
