Le multiplexage et le démultiplexage optique utilisant les propriétés physiques intrinsèques de la lumière ont joué un rôle crucial dans le stockage de données à haute capacité et les communications à grande vitesse.

Cependant, la génération et la détection de faisceaux porteurs de moment angulaire (AM) sont basées sur des éléments optiques massifs tels qu'un modulateur spatial de lumière, plaques de phase en spirale, convertisseurs de mode cylindriques, et des éléments réfractifs de forme libre. D'où, ces méthodes souffrent d'une taille encombrante qui ne peut pas être facilement intégrée avec d'autres systèmes miniatures.

Pour réaliser le multiplexage et le démultiplexage AM, les méthodes basées sur la métasurface métallique sont proposées, qui souffre d'énormes pertes ohmiques. Comment supprimer les pertes et améliorer la compacité du système sont toujours un défi ?

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Zhang Wenfu de l'Institut d'optique et de mécanique de précision de Xi'an (XIOPM) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a proposé une méthode de multiplexage et de démultiplexage AM basée sur une métasurface diélectrique. Utilisant la technique hors axe et l'effet Hall photonique de spin, le multiplexage et le démultiplexage du moment angulaire orbital (OAM) et du moment angulaire de spin (SAM) peuvent être obtenus. Le résultat a été publié dans Matériaux optiques avancés .

Le multiplexage et le démultiplexage OAM se font via la technique hors axe et le multiplexage et démultiplexage SAM est basé sur l'effet Hall de spin photonique dans le milieu anisotrope, qui sont intégrés sur une métasurface monocouche.

De plus, la fonction de focalisation de la lumière de sortie a été intégrée directement sur le démultiplexeur, ce qui améliore efficacement la compacité du système.

Le métadispositif proposé pour le multiplexage et le démultiplexage AM présente un grand potentiel de communication optique à haut rendement et à haute capacité et peut être intégré à d'autres systèmes miniatures.