艾里光束具有無衍射、自加速、自愈合等極具吸引力的特性。近年來,艾里光束在光力操縱、光學(xué)顯微和光互聯(lián)等領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力,得到了研究人員的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的艾里光束產(chǎn)生方法與基于平面光學(xué)的艾里光束產(chǎn)生方法,均需要讓空間光通過光學(xué)元件,這使得光路變得冗長(zhǎng),且需要將光學(xué)元件沿光軸方向精密地對(duì)準(zhǔn)。
武漢光電國(guó)家研究中心光電子器件與集成功能實(shí)驗(yàn)室的陳林教授課題組提出了一種基于硅基集成的艾里光束產(chǎn)生方法。課題組將全息技術(shù)相關(guān)概念引入集成光子學(xué),通過將硅波導(dǎo)中的導(dǎo)波與需要產(chǎn)生的艾里光束分別視為掠入射的參考光與+1階衍射的物光,建立了基于硅基集成全息產(chǎn)生艾里光束的物理模型。考慮到橫電基模在條形波導(dǎo)截面上由中心向邊緣的衰減分布,以及因散射引起的參考光強(qiáng)度沿傳播方向的衰減,能模擬艾里光束從主瓣至旁瓣的振幅衰減特性,因此全息可以簡(jiǎn)化為純相位的形式。近日,該研究成果以“Compact broadband silicon-integrated Airy beam emitter”為題,發(fā)表在期刊《光學(xué)快報(bào)》(Optics Letters)上。
利用參考光和物光的二元干涉圖設(shè)計(jì)淺刻蝕光柵,可以將導(dǎo)波散射為具有艾里光束波前分布的空間光。研究發(fā)現(xiàn),通過在條形波導(dǎo)上引入20 μm×20 μm的全息光柵,在1490-1570 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)可產(chǎn)生高質(zhì)量的艾里光束,所產(chǎn)生的艾里光束具有寬帶自彎曲特性。此外,這一設(shè)計(jì)具有發(fā)射艾里光的質(zhì)量對(duì)光柵刻蝕深度誤差不敏感的優(yōu)勢(shì)。這一研究為艾里光束等特種光束的產(chǎn)生提供了一種緊湊、穩(wěn)定的方案。
文章鏈接:
https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-46-17-4084
圖1. 硅基集成艾里光束發(fā)射器示意圖
圖2. 艾里光束發(fā)射器的寬帶性能。
(a) 不同波長(zhǎng)、不同傳輸距離時(shí)產(chǎn)生的艾里光束的電場(chǎng)強(qiáng)度分布;
(b, c) 不同波長(zhǎng)下艾里光束的電場(chǎng)強(qiáng)度峰值x、y坐標(biāo)隨傳輸距離的變化。
新聞鏈接:http://news.hust.edu.cn/info/1002/43226.htm
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