Strakke controle van de lichtstroom door CMOS-compatibele meta-oppervlakken

Door middel van interferentie kan licht op verschillende manieren en vormen worden gevormd. Bij het verkleinen naar micro- en nanoschaal kunnen lichtgolven in besloten nanostructuren intrigerende interferentie-effecten hebben die aanleiding geven tot exotische optische effecten. Deze subgolflengte (sub-λ) optische resonator en verstrooiers breiden de toolset van de optische wetenschappen en fotonica-engineering drastisch uit. Door de mogelijkheid te bieden om lichtgolven op nanoschaalvolumes te beheersen en vorm te geven, zijn recente ontwikkelingen met behulp van zowel diëlektrische en filter met hoge brekingsindex, directionele kleurrouters, hyperspectrale beeldvormers en biosensoren, niet-lineaire elementen en hologrammen met een dikte van minder dan λ, door gelokaliseerde gestructureerde lichtvelden op nanoschaal in het voortplanten van gestructureerde lichtgolven in het verre veld. Deze plat-optische systemen worden vaak metamaterialen of meta-oppervlakken genoemd en bestaan uit zorgvuldig ontworpen en opgestelde individuele resonatoren of nanoantennes. Miljoenen werken vaak samen om een verscheidenheid aan optische manipulaties te genereren. De functionaliteit wordt in wezen bepaald door de interactie tussen licht en materie van de samenstellende bouwstenen. Deze kunnen resonant of niet-resonant licht absorberen en / of verstrooien, de fase van de voortplantende golf veranderen, non-lineariteit induceren zoals het genereren van harmonischen, enz. Interessant is dat we deze interacties en elektromagnetische eigenschappen gemakkelijk kunnen regelen en verfijnen door geometrische parameters te veranderen (vorm en grootte) en materiaalsamenstelling met behulp van nauwkeurige nanofabricage. Met dit project zal het doctoraatsproefschrift de basis leggen voor optische apparaten van de volgende generatie die performanter, compacter zullen zijn, meer functionaliteit hebben en wijdverspreide toepassingen vinden in communicatie, optische computers, de biowetenschappen, verkenning van de ruimte en beeldvorming.