伊利(lì)諾伊大學香檳分校的研究人員已經開發出一(yī)種簡單的方(fāng)法,用來(lái)製造超薄光學平板。新方法利用簡單的腐蝕,而無需使用酸或危險的化學(xué)蝕刻劑。
“我們使(shǐ)用極大地(dì)簡化了的設計(jì)迭代步驟的方法,讓我們(men)自己動手製作(zuò)光學器(qì)件成(chéng)為現實,”基馬尼·圖森特解釋說道,他(tā)是機械科學與工程學的副教授,這項發表在本周《自然通訊》Nature Communications雜(zá)誌上的研(yán)究就是在他的帶(dài)領下完成的。 “這種過程結合納米結構的模板,可用於創建(jiàn)許多(duō)不同類型的光(guāng)學部件(jiàn),而在每次製作新的光學部件時無需進入(rù)一個潔(jié)淨(jìng)室(shì)製作新的模板。
“近年來,由於在(zài)科技創(chuàng)新和社會廣泛的(de)基礎科學和工程興趣的推動促進下,幫助了自己動手組建開發(DIY)的(de)加(jiā)快發展,尤其是低成本的微控製器板(bǎn),”杜桑提到。 “簡化和減少基本的設計和製造的步驟是DIY的主要吸引力,但通常是以質量為代價的。我們提出等離子(zǐ)體輔助的蝕(shí)刻作為一種擴展DIY的主題延(yán)伸到光學上的方法,而隻用有(yǒu)適度的質量折損,具體地講,這將會實現平麵的光學部件的(de)桌麵式製造。”

“我們(men)的方法是通過簡單的改變表麵的方法,以(yǐ)及金屬納米天(tiān)線的電場增強的性(xìng)能,使用衍射(shè)光學元件的進行直觀的設計,這是典型的表麵元的搭積木方式,”陳浩說,他之前是圖森特實驗室的博士後研究員和並且是論文(wén)的第(dì)一(yī)作者,“針對自己動手開發的平(píng)麵光學部件,用等離子進行輔助蝕刻。”
根據陳浩的觀點,利用(yòng)激光掃描模板,一個有金(jīn)支柱支(zhī)持的(de)領結型納米天線2D陣列(具(jù)有80×80平方微米的區域),這(zhè)部分被浸(jìn)沒在水中,在顯微鏡下進行觀察。光與物質進行相互作用,通(tōng)過納米天(tiān)線進行增強,產生強(qiáng)烈的(de)熱效應。
其(qí)結果是,該納(nà)米天線的金層與玻璃基板將經曆熱膨脹對(duì)抗其粘(zhān)合。利用一定量的光功率,熱膨脹提供的力可以使金層脫離(lí)基底,從而達到蝕(shí)刻金屬的目的。
“總體而言,在潔淨室的工作量將會大大減少,”陳浩表(biǎo)示。“一旦模板準備就緒,它像紙,利用傳(chuán)統的激光掃描光學顯微鏡(jìng),你可以在'畫布'上'畫'出你需(xū)要(yào)使用的光(guāng)學元件。”
這項研究演示了各種超薄材料的製作(其特征尺寸小於光波長),以及在同(tóng)一模板的平麵光學部件的製造(zào)。由研究人員製造的特定的光學元件包括一個焦距約(yuē)為150微(wēi)米的平麵聚焦透鏡(也被稱為菲涅耳帶片),一個衍射光柵和一個全息(xī)轉換器,可以給標(biāo)準光束賦予角動量。
據研究人員介紹,這種平麵光學腐蝕的方法和(hé)專門的模板,也可以用(yòng)於粒(lì)子的(de)優先捕獲和排序,以創(chuàng)建所謂的“沒有圍牆”的光流體(tǐ)通道。
圖森特指(zhǐ)導著這個伊利諾伊大(dà)學機械科學與工(gōng)程學係的探針實驗室。除了(le)圖(tú)森特和陳浩,研究的共同作(zuò)者還包括研究生丁青,前(qián)研究生阿卜杜勒(lè)和伊利諾伊大學機械科學與(yǔ)工程(chéng)的教授哈雷·約翰遜。