3D打印出百微米級(jí)“光子燈籠”，拓展光通信和成像應(yīng)用新的可能性

左圖：帶有嵌入式多芯光纖的陶瓷套管的光纖尖端視圖，尖端上有一個(gè)300多微米長(zhǎng)的3D打印光子燈籠。右圖：光子燈籠的放大顯微鏡視圖。圖片來(lái)源：美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)優(yōu)瑞科網(wǎng)站

科技日?qǐng)?bào)記者 張佳欣

據(jù)4日《光科學(xué)與應(yīng)用》雜志報(bào)道，以色列耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)應(yīng)用物理研究所領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)并演示了一種獨(dú)立式微型“光子燈籠”空間模式復(fù)用器。這種微型“光子燈籠”采用激光直寫3D納米打印技術(shù)制造而成，可直接應(yīng)用于光纖尖端。

“光子燈籠”是一種將單模光纖和多模光纖優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)相結(jié)合的新型光子器件，應(yīng)用在天文光子學(xué)、光纖通信模分復(fù)用、光纖激光模式控制等領(lǐng)域?！肮庾訜艋\”極大地提升了光纖通信系統(tǒng)的通信容量，也被認(rèn)為是光學(xué)技術(shù)與燈具設(shè)計(jì)的完美結(jié)合。它能夠利用光的透射原理，將光傳遞到燈籠內(nèi)部，發(fā)出璀璨的光芒。

研究人員利用3D納米打印技術(shù)，采用高折射率對(duì)比波導(dǎo)，開(kāi)發(fā)出一種緊湊的多功能設(shè)備。其能以高精度和高保真度打印到幾乎任何固體平臺(tái)上。這種百微米級(jí)的設(shè)備，與傳統(tǒng)的基于毫米長(zhǎng)弱導(dǎo)波導(dǎo)型的“光子燈籠”形成鮮明對(duì)比。

這種空間多路復(fù)用器具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小的特點(diǎn)，能夠直接打印并黏附在光子電路、光纖和光電元件上，如激光器和光電探測(cè)器。

研究人員在光纖尖端制造出375微米長(zhǎng)的“光子燈籠”器件。該器件具有低插入損耗、低波長(zhǎng)靈敏度、低偏振損耗以及模式相關(guān)損耗的特性。他們表示，這種獨(dú)立式微尺度“光子燈籠”解復(fù)用器的開(kāi)發(fā)，標(biāo)志著在實(shí)現(xiàn)和采用空間復(fù)用技術(shù)以適應(yīng)各種光學(xué)系統(tǒng)和應(yīng)用方面的能力。這一成果也為光通信和成像應(yīng)用開(kāi)辟了新的可能性。

總編輯圈點(diǎn)

“光子燈籠”因其損耗低、串?dāng)_小以及優(yōu)異的抗電磁干擾性能，成為最受歡迎的新興光學(xué)元件之一。作為一種新型低損耗模式光纖器件，“光子燈籠”可以廣泛應(yīng)用于天文光學(xué)和空間光學(xué)。新技術(shù)的加持，讓微型“光子燈籠”更容易制備，更可能大規(guī)模應(yīng)用。當(dāng)前新科技產(chǎn)品層出不窮的背后，是3D打印等先進(jìn)制造技術(shù)的引入，讓許多實(shí)驗(yàn)室里的尖端器材做出“白菜價(jià)”，加速了各種系統(tǒng)的迭代，我們正目睹制造業(yè)升級(jí)帶來(lái)的種種奇跡。