Entwicklung topologischer Singularitäten unter der Lichtlinie im Impulsraum

Polarisation-Singularitäten, die im Impulsraum existieren, bieten neue Möglichkeiten in verschiedenen Bereichen wie verbesserter optischer Nichtlinearität, strukturierten Laserquellen und Manipulation von Lichtfeldern. Frühere Forschungen konzentrierten sich jedoch überwiegend auf die Polarisation-Singularitäten oberhalb der Lichtlinie, da sie keine Leckage aufweisen und als gebundene Zustände im Kontinuum bezeichnet werden. Hier werden durch die Erweiterung der Polarisationsfelder auf Fourier-Komponenten des evaneszenten Feldes auf einer dielektrischen Metasurface Polarisation-Singularitäten unterschiedlicher Fourier-Ordnung unterhalb der Lichtlinie entdeckt. Bei kontinuierlicher Veränderung der geometrischen Parameter der Metasurface wird ein Fourier-Ordnungstransitionsprozess der Polarisation-Singularität durch das Schließen der Bandlücke an der Grenze der Brillouin-Zone beobachtet, was schließlich zur Vernichtung von zwei Singularitäten mit entgegengesetzten topologischen Ladungen unterhalb der Lichtlinie führt. Diese Ergebnisse erweitern das Verständnis von Polarisation-Singularitäten im Nahfeldbereich und könnten Anwendungen in der Manipulation von Lichtfeldern und der Licht-Materie-Interaktion finden.