異方性非線形メタマテリアルにおける偏光の超高速合成とスイッチング

光通信、レーザー科学、顕微鏡法、計測学には、偏光の制御が要求され、偏光は、化学系や生物系のプローブとしても用いられている。一般的には、巨視的な異方性結晶を用いて、特定の偏光状態が実現されている。最近、メタマテリアルやメタ表面が開発され、サブ波長寸法の受動的な高効率偏光部品となっている。しかしこれまで、能動的な偏光制御は、主としてマイクロ波波長やテラヘルツ波長に限られていた。今回我々は、可視光偏光の全光スイッチングを実証し、ピコ秒の時間スケールで60°までの偏光楕円の回転を実現している。この成果は、ハイパボリック・メタマテリアルの強い異方性と非線形応答を利用することによって、制御光照射下と、光の強度が自らの偏光状態に影響を及ぼす自己位相変調領域の両方において達成されている。この効果は、あらゆる異方性非線形共鳴ナノアンテナやメタ表面に一般的であり、超高速偏光整形を要する数多くのフォトニクス用途や材料特性評価技術に適している。