充分利用近场的光

有许多类型的光——一些有形和无形的人类的眼睛。例如,我们的眼睛和大脑没有足够的工具来处理紫外线到达我们的眼睛,使其不可见。但有另一种类型的光,是无形的,因为它永远不会到达我们的眼睛。当光照射到某些表面,一部分棍棒和仍然背后而不是传输或分散。这种类型的光叫做近场光。

今天,近场光主要用于ultra-high-resolution显微镜,称为近场扫描光学显微镜(NSOM)。然而,近场光也有未开发的潜力粒子操纵、传感、光通信。但由于近场光到达我们的眼睛不像远场,研究人员还没有开发出一种全面的工具包利用和操纵近场。

“今天,我们有很多工具和技术设计远场光的样子,”文森特·吉尼说,哈佛大学的客座教授约翰·a·保尔森工程和应用科学学院(海洋)。“我们有镜头、望远镜、棱镜和全息图。所有这些事情使我们自由造型在空间传播光。”

吉尼也是一个布鲁塞尔自由大学的教授。

现在,海洋科学家开发出了一种系统模型近场光——打开门到前所未有的控制这种强大,很大程度上是未知类型的光。该研究发表在科学。

“多年来,我们小组开发了新的强大的技术结构传播光使用subwavelength-patterned metasurfaces,“费德里科•卡帕索说,应用物理学的教授罗伯特·华莱士和文顿海耶斯在电气工程高级研究员,和论文的资深作者。“有了这个工作,我们展示如何结构的近场距离,打开令人兴奋的机遇在科学和技术”。

为了操纵近场光,研究人员开发了一种设备,光局限于两个反射波导之间来回反射。在每次反弹它变化模式,这意味着传播有不同的空间格局。与多个反射,这些模式来生成一个复杂的光强剖面沿波导。近场光波导的表面附近也发生了改变。当所有的不同模式近场光相互叠加在创建一个特定的形状。形状的研究人员可以pre-program裁剪模式的振幅跳跃的光。

“所有这些模式的共存可以随意创建近场景观设计表面的设备,“Marco Piccardo说,一个研究员大海和论文的合著者。”景观的形状是由合并后的级联光的属性。”

说:“这有点像音乐吉尼。“你听到的音乐是许多笔记或模式的叠加组装模式构想的作曲家。一个音符就没有多少但是总的来说你可以生成任何类型的音乐。而音乐运作,我们近场发电机运行在三维空间和额外的有趣的方面,我们的设备是一个注意生成其他。”

重要的是,这种成型过程是远程,这意味着没有设备的一部分直接与近场光。这样可以减少干扰,这是重要的应用,如粒子操纵,并背离了当前当地附近的雕刻方法等领域闪亮的金属技巧和纳米颗粒。

展示他们的设计,研究人员近场光一头大象的形状。或者,更具体地说,大象在蟒蛇,玩的敬意在法国作家安东尼·圣艾修伯里的经典维度小王子。

研究人员还塑造了光成一条曲线,高原和一条直线。

“这项研究提供了一种新的朝着前所未有的近场光三维控制,“卡帕索说。“这是一个预兆的令人兴奋的发现和技术发展我希望的工作在未来。”

参考
吉尼,诉et al。远程结构的近场风景。科学2020年7月24日:369卷,6502,页436 - 440,DOI: 10.1126 / science.abb6406

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