За последние годы было неоднократно продемонстрировано, что хиральные метаповерхности – планарные массивы субволновых элементов с нарушенной зеркальной симметрией – могут обладать беспрецедентно высокой оптической хиральностью. Ведётся активный поиск фундаментальных пределов искусственной хиральности, и создаются структуры, приближающиеся к таким пределам. Теоретически, объекты с максимальной оптической хиральностью не взаимодействуют со светом одной круговой поляризации и чрезвычайно сильно взаимодействуют со светом другой круговой поляризации. Практически, однако, они до сих пор не реализованы.
Теоретические исследования сотрудников Центра впервые продемонстрировали перспективность использования связанных состояний в континууме (ССК) диэлектрических метаповерхностей для максимизации оптической хиральности. Исходя из феноменологической теории связанных мод, выяснены общие свойства хиральных ССК-резонансов, способных обеспечить узкие пики единичной высоты в спектрах кругового дихроизма. Предложена конкретная реализация максимально хиральных метаповерхностей на основе массивов пар диэлектрических стержней. Представлена пошаговая схема трансформации идеальных изолированных от света ССК в квази-ССК, обладающие исключительной хиральной селективностью взаимодействия со светом.
На рисунке изображена схема элементарной ячейки, предложенной метаповерхности, на основе пар диэлектрических стержней. Метаповерхность резонансно поглощает весь свет левой круговой поляризации, оставаясь прозрачной для света правой круговой поляризации.
Gorkunov M.V., Metasurfaces with maximum chirality empowered by bound states in the continuum / M.V. Gorkunov, A.A. Antonov, and Yu.S. Kivshar // Physical Review Letters, 2020, V. 125, Issue 9, P. 093903. DOI: 10.1103/PhysRevLett.125.093903.