Une équipe de recherche conjointe POSTECH-KAIST a développé avec succès une technique pour atteindre une efficacité proche de l'unité de SHEL en utilisant une métasurface conçue artificiellement.

Professeur Junsuk Rho des départements de génie mécanique et de génie chimique de POSTECH, et Ph.D. le candidat Minkyung Kim et le Dr Dasol Lee du département de génie mécanique en collaboration avec le professeur Bumki Min et Hyukjoon Cho du département de génie mécanique du KAIST ont proposé ensemble une technique pour améliorer le SHEL avec une efficacité proche de 100 % en utilisant une métasurface anisotrope. Pour ça, l'équipe de recherche conjointe a conçu une métasurface qui transmet la plupart de la lumière d'une polarisation et réfléchit la lumière de l'autre, vérifier que le SHEL se produit dans la région à haute fréquence. Ces résultats de recherche ont été récemment publiés dans le numéro de février de Laser and Photonics Reviews, une revue faisant autorité en optique.

L'effet Hall de spin de la lumière (SHEL) fait référence à un décalage transversal et dépendant du spin de la lumière vers le plan d'incidence lorsqu'elle est réfléchie ou réfractée au niveau d'une interface optique. Lorsqu'il est amplifié, il peut déplacer une lumière plusieurs fois ou des dizaines de fois supérieure à sa longueur d'onde.

Des études antérieures sur l'amélioration du SHEL ont impliqué un mouvement plus léger avec peu de considération pour l'efficacité. Étant donné que l'amélioration du SHEL produit une efficacité extrêmement faible, des études sur l'obtention simultanée d'un grand SHEL et d'un rendement élevé n'ont jamais été rapportées.

Pour ça, l'équipe de recherche conjointe a utilisé une métasurface anisotrope pour améliorer le SHEL. Il a été conçu pour permettre un SHEL élevé en transmettant la majeure partie de la lumière d'une polarisation tout en réfléchissant la lumière de l'autre. En mesurant la transmission de la métasurface dans la région des hautes fréquences, comme les micro-ondes, et en vérifiant l'état de polarisation de la lumière transmise, les chercheurs ont vérifié l'apparition de SHEL atteignant 100% d'efficacité.

"Les mécanismes mêmes qui améliorent le SHEL dans la plupart des études précédentes ont en fait réduit son efficacité, " a fait remarquer le professeur Junsuk Rho, l'auteur correspondant qui a dirigé l'étude. "Cette recherche est importante en ce qu'elle est la première étude à proposer une méthode de calcul de l'efficacité du SHEL, et d'augmenter son efficacité et d'améliorer le SHEL simultanément. » Il a ajouté, "Le SHEL est applicable dans les dispositifs optiques microscopiques, tels que les diviseurs de faisceau, filtres et interrupteurs, et cette étude améliorera leur efficacité."