Dispositif fabriqué et structure de bande. (A) Image au microscope électronique à balayage de l'appareil, qui est composé de deux régions identifiées par des hachures bleues et jaunes, correspondant à deux cristaux photoniques aux propriétés topologiques différentes. L'interface entre les deux cristaux photoniques supporte des états de bord hélicoïdaux avec une polarisation circulaire opposée (s+ et s– ). Les coupleurs de grille à chaque extrémité du dispositif diffusent la lumière dans la direction hors du plan pour la collecte. (B) Image en gros plan de l'interface. Les lignes pointillées noires identifient une seule cellule unitaire de chaque cristal photonique. Crédit: Science 09 février 2018 :Vol. 359, Numéro 6376, p. 666-668, DOI :10.1126/science.aaq0327
Une équipe de chercheurs de l'Université du Maryland a trouvé une nouvelle façon d'acheminer les photons à l'échelle micrométrique sans diffusion en construisant une interface d'optique quantique topologique. Dans leur article publié dans la revue Science , le groupe décrit leur structure photonique topologique, Comment ça fonctionne, et la façon dont ils l'ont testé. Alberto Amo de l'Université de Lill en Espagne offre un bref historique des récentes tentatives pour acheminer des photons à une échelle aussi petite et décrit également le travail effectué par l'équipe de l'UM.
Comme le note Amo, les scientifiques aimeraient pouvoir acheminer les photons avec précision à l'échelle micrométrique pour créer des circuits optiques quantiques mieux intégrés - une tendance des photons à se disperser lorsqu'ils rencontrent des coudes et des séparateurs a inhibé les progrès. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont contourné ce problème en adoptant une nouvelle approche en utilisant une dalle semi-conductrice avec des trous triangulaires disposés en motifs hexagonaux. La dalle a été façonnée en un treillis d'hexagones, avec des trous triangulaires plus grands d'un côté de la dalle que de l'autre. Le routage s'est produit là où les deux types d'hexagones se rencontraient.
L'architecture de la dalle a créé des états de bord où deux cristaux photoniques se sont rencontrés - les bandes se sont touchées et se sont croisées, produire des états de bord avec une énergie entre deux bandes interdites cristallines, permettant à un photon de se déplacer entre eux sans se disperser. La disposition des hexagones a fourni des bandes interdites les unes à côté des autres d'un côté de la dalle à l'autre, créant une sorte de canal pour que les photons voyagent. Les photons ont été fournis avec l'aimable autorisation de points quantiques qui ont été intégrés aux sites frontaliers - le tir d'un laser sur les points quantiques les a amenés à générer des photons individuels, qui se sont ensuite propagées le long des canaux sans diffusion. Les photons de polarisation opposée se sont propagés dans des directions opposées.
La clé du succès de la construction de la structure a été de noter ce qui s'est passé lorsque les points quantiques ont été excités avec un laser à haute puissance - la focalisation de la lentille sur un seul côté d'un bord a provoqué la propagation du photon émis dans la bande interdite sans diffusion. Cela a conduit l'équipe à affiner la taille des trous triangulaires et leur distance par rapport au centre de leurs hexagones respectifs, permettant la création des canaux. L'oeuvre, Amo suggère, est un grand pas vers la mise en œuvre de nouveaux types de circuits optiques.
© 2018 Phys.org
