光電所在局域空心光束產(chǎn)生方法研究中取得進(jìn)展

　　中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所微電子專用裝備研究室在局域空心光束產(chǎn)生方法研究中取得新進(jìn)展：首次提出運(yùn)用光子篩產(chǎn)生局域空心光束，具有方法簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)靈活、能夠產(chǎn)生極小空心光斑的特點(diǎn)。相關(guān)結(jié)果發(fā)表于近期的Optics and Lasers in Engineering (Opt. Laser Eng.  2016, 77:18-25)。

　　局域空心光束是指具有中心暗斑且該中心暗斑在三維空間被光場(chǎng)完全包圍的一類特殊光場(chǎng)，它像一個(gè)特殊的“密閉容器”，因此這種光場(chǎng)被稱為“光泡”。由于局域空心光束具有特殊的光場(chǎng)分布，它在生命科學(xué)和納米科技中有重要的應(yīng)用，比如激光囚禁微觀粒子、生物細(xì)胞操控、原子冷卻等，因此一直是一個(gè)研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的產(chǎn)生局域空心光束的方法需要位相版和透鏡結(jié)合使用，若實(shí)現(xiàn)極小的暗斑就需要大數(shù)值孔徑的透鏡，而且位相版的制作也具有相當(dāng)大的難度。

　　為了尋找一種簡(jiǎn)單有效、靈活可控且能夠產(chǎn)生極小中心暗斑的局域空心光束產(chǎn)生方法，光電所項(xiàng)目組提出了一種利用光子篩產(chǎn)生空心光束的方法。該光子篩結(jié)構(gòu)是一種圓周對(duì)稱結(jié)構(gòu)，分為內(nèi)環(huán)和外環(huán)，兩者在焦點(diǎn)處光場(chǎng)相互抵消，在其他區(qū)域由于失去了這種對(duì)稱性，所以兩個(gè)區(qū)域光場(chǎng)不會(huì)相互抵消，總體來說形成局域空心光束。光子篩作為一種新型的衍射元件，具有很強(qiáng)的聚焦能力。該項(xiàng)目組提出的光子篩結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生的空心光束具有微米甚至亞微米尺度的中心暗斑，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，易于陣列化。

　　該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。

光子篩結(jié)構(gòu)圖和工作原理圖

產(chǎn)生的局域空心光束光場(chǎng)分布