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3D中空光波導(dǎo)微觀結(jié)構(gòu) | Nanoscribe微納加工技術(shù)新應(yīng)用
光波導(dǎo)是集成光子電路的關(guān)鍵元素，影響了光子學(xué)的許多領(lǐng)域，包括電信，醫(yī)學(xué)，環(huán)境科學(xué)等。對于小型幾何尺寸結(jié)構(gòu)而言，低折射率介質(zhì)內(nèi)部的高效波導(dǎo)對于各種需要光與物質(zhì)間的強相互作用的應(yīng)用都至關(guān)重要。
近，一個研究團隊提出了一種全新的限制并引導(dǎo)厘米范圍內(nèi)無衍射光的芯片光籠概念。通過使用德國Nanoscribe公司的3D打印系統(tǒng)，科學(xué)家們實現(xiàn)了直接在硅基光子芯片上制作中空3D光波導(dǎo)的微觀結(jié)構(gòu)，即集成于芯片的用細(xì)條排列并圍繞成中空的雙環(huán)結(jié)構(gòu)（見下圖）。這項新穎的光籠研究成果能展現(xiàn)光與物質(zhì)的強相互作用，并開辟全新的應(yīng)用，例如基于氣體和液體的檢測以及生物分析和量子技術(shù)等。
集成光子設(shè)備中光與氣體、液體或者生物制劑之間的強相互作用能有效應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測和生物傳感器中，而這依賴于光學(xué)傳感元件來增強光與物質(zhì)的相互作用。為此，來自于布萊尼茲光子技術(shù)研究所（Leibniz Institute of Photonic Technology）， LMU慕尼黑大學(xué) (Ludwig-Maximilians-Universität Munich), 倫敦帝國理工學(xué)院（Imperial College London）以及德國耶拿大學(xué)奧托肖特材料研究所（Otto Schott Institute of Materials Research of theFriedrich Schiller University of Jena）的科學(xué)家們開創(chuàng)了一種新的3D光籠波導(dǎo)概念。該實驗是通過波導(dǎo)借助微觀細(xì)條捕獲光，并借助光子帶隙效應(yīng)將其引導(dǎo)到數(shù)毫米距離上。光籠的開放式設(shè)計有利于光與物質(zhì)（例如液體或氣體分子）之間的強相互作用。
近，一個研究團隊提出了一種全新的限制并引導(dǎo)厘米范圍內(nèi)無衍射光的芯片光籠概念。通過使用德國Nanoscribe公司的3D打印系統(tǒng)，科學(xué)家們實現(xiàn)了直接在硅基光子芯片上制作中空3D光波導(dǎo)的微觀結(jié)構(gòu)，即集成于芯片的用細(xì)條排列并圍繞成中空的雙環(huán)結(jié)構(gòu)（見下圖）。這項新穎的光籠研究成果能展現(xiàn)光與物質(zhì)的強相互作用，并開辟全新的應(yīng)用，例如基于氣體和液體的檢測以及生物分析和量子技術(shù)等。
集成光子設(shè)備中光與氣體、液體或者生物制劑之間的強相互作用能有效應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測和生物傳感器中，而這依賴于光學(xué)傳感元件來增強光與物質(zhì)的相互作用。為此，來自于布萊尼茲光子技術(shù)研究所（Leibniz Institute of Photonic Technology）， LMU慕尼黑大學(xué) (Ludwig-Maximilians-Universität Munich), 倫敦帝國理工學(xué)院（Imperial College London）以及德國耶拿大學(xué)奧托肖特材料研究所（Otto Schott Institute of Materials Research of theFriedrich Schiller University of Jena）的科學(xué)家們開創(chuàng)了一種新的3D光籠波導(dǎo)概念。該實驗是通過波導(dǎo)借助微觀細(xì)條捕獲光，并借助光子帶隙效應(yīng)將其引導(dǎo)到數(shù)毫米距離上。光籠的開放式設(shè)計有利于光與物質(zhì)（例如液體或氣體分子）之間的強相互作用。
科學(xué)家們將細(xì)條排列成內(nèi)外兩個六邊形結(jié)構(gòu)，其中的中空芯用來引導(dǎo)光束。細(xì)條直徑僅有3.6 µm，細(xì)條之間的間距為7 µm，長度為5毫米，縱橫比超過1000。該復(fù)雜的雙環(huán)體系光籠微觀結(jié)構(gòu)需要直接能打印在硅芯片上。這個十分具有挑戰(zhàn)性的制作通過使用德國Nanoscribe公司的3D打印系統(tǒng)成功得以實現(xiàn)。
這個3D微觀結(jié)構(gòu)的設(shè)計能夠通過細(xì)條之間的空間橫向進(jìn)入波導(dǎo)的核心區(qū)域。因此，分子可以從側(cè)面進(jìn)入中空芯并與核心區(qū)域的光進(jìn)行相互作用。*的側(cè)面通過方式可將氣體擴散時間至少縮短了10000倍。性能測試表明，通過3D光籠的波導(dǎo)效率很高，并且研究證明波導(dǎo)長度可達(dá)到3cm，縱橫比超過8000。集成芯片使得光籠概念在諸如生物分析或量子技術(shù)等眾多領(lǐng)域都有很好的應(yīng)用前景。
憑借著擁有極其復(fù)雜和超高精度的3D打印技術(shù)，Nanoscribe公司的3D微納加工技術(shù)推動著光子電路的研究和創(chuàng)新。三維光子晶體，光子互聯(lián)以及復(fù)合透鏡系統(tǒng)和自由曲面耦合器的實現(xiàn)都得益于Nanoscribe的3D打印系統(tǒng)。
科研相關(guān)文獻(xiàn)：
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