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新加坡科技研究局A*STA R资助的团队已经证明了一种有效引导微小尺度光的新方法。该方法主要是排列硅纳米粒子，有希望用于诸如基于光的集成电路、生物传感器和量子通信的应用。 在小尺度上传输光对于许多应用是至关重要的，并且通常使用矩形硅波导 - 相当于电子电路中的导线的光学电路来执行。为了进一步缩小器件，曾探索金属纳米粒子作为替代品，虽然它们非常善于将光线限制在小尺度，但它们往往会泄漏大量的光线。 纳米颗粒彼此不直接接触，光是通过磁场共振转移到下一个粒子。这些粒子中的每一个都是共振散射体，也就是说，如果只用一个粒子，它会在所有方向上散射光线。但是，当我们将所有这些粒子排成一行时，它们可以作为单个波导工作而不会泄漏光线。 现在，Reuben Bakker、Arseniy Kuznetsov和他们在A * STAR数据存储研究所的同事提出了一种更有效的方法，涉及一系列圆柱形硅纳米粒子。使用光激发第一纳米颗粒，然后近场扫描光学显微镜测量到达另一线的另一纳米颗粒的光（参见下图）。研究结果发现光强度的下降很低。 图 近场扫描光学显微镜（NSOM）测量表明，排成一行的圆柱形硅纳米颗粒可以传输由于它们之间的磁场（H场）共振而具有低损耗的光。 使用硅纳米颗粒的一个重要优点是它们与半导体工业目前使用的制造工艺兼容。你可以使用相同的CMOS工艺来制作硅光子器件，只需更改掩模板和布局，添加其它组件，变动不大且不复杂。 Arseniy Kuznetsov说：“这是第一次实验性演示，显示耦合谐振器可以非常有效地引导强亚波长尺寸和长度为几百微米的光，这是迈向硅光子学全新方法的第一步。” 尽管在执行测量之前已将系统及其行为建模为波导，但团队仍然对其在实践中的工作情况感到惊讶。Bakker说：“我们很惊讶它运作良好，我们稍微调整了一些几何形状，但是在经过几次迭代之后让它们表现得非常出人意料。” 研究人员正致力于开发基于该概念的各种片上光子器件。 Reuben M. Bakker et al. Resonant Light Guiding Along a Chain of Silicon Nanoparticles, Nano Letters (2017). DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b00381
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