Новое поколение оптических элементов для посткремниевой фотоники на основе анизотропных ван-дер-ваальсовых материалов

В рамках реализации проекта «Новое поколение оптических элементов для посткремниевой фотоники на основе анизотропных ван-дер-ваальсовых материалов» на первом этапе 2024/25 гг. выполнены все запланированные работы. Анизотропные ван-дер-ваальсовы кристаллы открывают принципиально новые возможности для создания высокотехнологичных устройств в нанофотонике, оптоэлектронике и телекоммуникациях. Пока речь идет прежде всего о материалах, способных преодолеть дифракционный предел и обеспечить сверхкомпактные решения для передачи и обработки оптических сигналов. Однако их внедрение связано с рядом фундаментальных и прикладных задач. Одна из ключевых проблем — управление светом в наномасштабе, что требует новых подходов к локализации электромагнитных волн. В данном проекте эта задача решается с помощью анизотропных ван-дер-ваальсовых материалов (As2S3, GeS2, MoO3, MoOCl2 и др.), позволяющих сжимать свет ниже дифракционного предела. Это открывает путь к созданию миниатюрных волноводов, сенсоров и других нанофотонных устройств. Кроме того, высокая анизотропия этих кристаллов дает возможность управлять топологическими оптическими состояниями, такими как эффект топологической темноты, что может быть использовано в поляризаторах и биосенсорах. Важной задачей является также изучение оптических констант этих материалов в широком спектральном диапазоне. Для решения этих задач применяются современные экспериментальные методы: ближнепольная микроскопия, микроспектрофотометрия, микрорефлектометрия, а также теоретическое моделирование с использованием матриц переноса и полноволновых симуляций в COMSOL Multiphysics. Полученные данные и результаты открывают новые возможности для разработки прототипов интегральных схем и устройств на основе топологических фазовых сингулярностей. Таким образом, исследование направлено не только на фундаментальное понимание оптических свойств анизотропных ван-дер-ваальсовых материалов, но и на их практическое применение в новых поколениях фотонных и в перспективе - оптоэлектронных систем.