纳米级光聚焦技术获得突破

把光压缩到尽可能小的空间—这是在把微型装置集成到一张光子晶片时需考虑的一个关键问题。美国加利福尼亚的科学家已制成了一个微型电浆子波导，能将近红外光“通过纳米技术聚焦”到一个不足100 nm宽的点。

帕萨迪纳市加州理工学院的电气工程副教授即本论文的首席作者 Hyuck Choo说，这种锥形结构是由夹在两层金箔之间的二氧化硅(SiO2)构成的，其总长＜2 μm。波导将光压缩在垂直于辐射传播方向的两个维度上。

计算机模拟过程揭示了这种锥形结构形成纳米聚焦的光学几何原理。该装置的底部是平的，便于片上操作，而侧面和顶部则呈从前到后逐渐变窄的形式。

Choo说，这个团队面临的最大挑战是在这个微型装置上生成一个正锥形。首先，研究人员在一块熔融的SiO2基板上制作了一张50 nm厚的金箔。接着，利用“电子束感应沉积”法将SiO2分层堆积成正锥形，然后将另一张厚50 nm的金箔放在绝缘体的顶部。最后，采用“聚焦离子束铣削”技术修整该装置的侧面。

在实验中，将飞秒激光器发出的830 nm光聚焦到一个14 nm×80 nm的点上，这样，光束的强度比原光束增强了400倍。经计算，锥形波导能形成的最小光点可达 2 nm(宽)×5 nm(长)，然而研究人员在实验中尚未获得这样的光点。

根据Choo的说法，采用纳米聚焦技术的波导将会被用于电信和生物医学成像。

Choo和加州理工学院的博士后副研究员Myung-Ki Kim与劳伦斯-伯克利国家实验室及加州大学伯克利分校的同事们一起参与了这个项目。