a, Nanofabrication de métafibres plasmoniques utilisant la lithographie par faisceau d'électrons standard (EBL) ou le fraisage par faisceau d'ions focalisés (FIB) et les images SEM correspondantes. b, Laser à fibre ultrarapide de fabrication artisanale intégrant une métafibre plasmonique. c, Schémas des métafibres utilisées comme absorbants saturables. d, Caractérisation non linéaire des métafibres et performances de verrouillage de mode correspondantes. (d1) Transmission non linéaire dépendante de la puissance et de la polarisation d'une métasurface nanotige dans des conditions d'excitation résonnantes. Les coordonnées polaires (P, 𝜃) représentent la puissance moyenne au foyer et l'angle de polarisation de la lumière incidente. (d2) Trace d'autocorrélation d'un seul soliton à une puissance de pompe de 58 mW. Crédit :Lei Zhang et al
L'intégration de métasurfaces plasmoniques sur des pointes de fibre optique formant ce que l'on appelle des métafibres enrichit les fonctionnalités d'une fibre optique ordinaire, donnant lieu à une variété d'applications avancées telles que la mise en forme d'ondes planaires, l'imagerie à super résolution et la détection ultracompacte. Cependant, à ce jour, les métafibres plasmoniques ont principalement exploré des fibres nues séparées, et peu d'attention a été accordée à leurs applications pratiques dans des régimes plasmoniques non linéaires.
Il existe certains défis pour l'adoption généralisée des métafibres en tant que dispositifs de composants réguliers pour la fibre optique :a) la nanofabrication souffre de vibrations mécaniques inévitables et donc d'une faible répétabilité des nanostructures en raison du grand rapport d'aspect des fibres nues; b) les connexions entre les fibres nues fonctionnalisées et les fibres optiques standards introduisent des contaminations potentielles voire des dommages aux métasurfaces plasmoniques. Ainsi, des méthodes pour fabriquer des métafibres avec une géométrie de métasurface reproductible et des interfaces d'adaptation standard sont clairement nécessaires.
Dans un nouvel article publié dans Light :Advanced Manufacturing , une équipe de scientifiques, dirigée par le professeur Miu Qiu et le Dr Jiyong Wang du Laboratoire clé de micro/nano fabrication et de caractérisation 3D de la province du Zhejiang, École d'ingénierie, Université Westlake, Chine, et ses collègues ont développé les méthodologies qui s'intègrent bien -définir des métasurfaces directement sur les faces d'extrémité des cavaliers de fibre monomode commerciaux (SMFJ), en utilisant les technologies planaires standard, par exemple, la lithographie par faisceau d'électrons (EBL) et le faisceau d'ions focalisés (FIB).
« Étant donné que seules des techniques de nanofabrication standard sont nécessaires, le flux de processus est accessible aux salles blanches du monde entier », a déclaré le professeur Min Qiu.
Les métafibres fabriquées ont ensuite été mises en œuvre dans les cavités laser à fibre pour servir d'absorbant saturable spécial, un élément optique important pour les impulsions laser ultracourtes générales.
"En ajustant les résonances plasmoniques des métafibres, nous avons réalisé un verrouillage du mode soliton sous-picoseconde sur toutes les fibres à différentes bandes de longueur d'onde", a déclaré le professeur Xiang Shen.
Outre le travail expérimental, ils ont également établi un mode mathématique pour quantifier l'absorption saturable des métasurfaces plasmoniques et clarifier les mécanismes physiques sous-jacents des effets optiques non linéaires.
"Ces métafibres plasmoniques offrent de nouvelles perspectives sur les absorbants saturables non linéaires ultrafins pour les applications où des fonctions de transfert non linéaires accordables sont nécessaires, comme dans les lasers ultrarapides ou les circuits neuromorphiques. Les travaux ouvrent la voie à des systèmes optiques "tout en fibres" pour la détection, l'imagerie , communications et bien d'autres », a ajouté le Dr Jiyong Wang. Métasurfaces plasmoniques saturables pour verrouillage en mode laser
