通過(guò)空氣或多模光纖傳播的光波可以利用正交空間模式進(jìn)行圖案化或分解，在成像、通信和定向能方面有著廣泛的應(yīng)用。然而，執(zhí)行這些波前處理的系統(tǒng)既笨重又龐大，因此僅限于高端應(yīng)用。

最近的一項(xiàng)研究表明，利用三維納米打印技術(shù)開(kāi)發(fā)出的獨(dú)立式微型光子燈籠空間模式（去）多路復(fù)用器標(biāo)志著光子技術(shù)的重大進(jìn)步。這種空間多路復(fù)用器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積最小，能夠直接打印在光子電路、光纖以及激光器和光電探測(cè)器等光電元件上，為未來(lái)大容量通信系統(tǒng)和高要求成像模式的系統(tǒng)集成和技術(shù)應(yīng)用開(kāi)辟了新的機(jī)遇。

這項(xiàng)工作發(fā)表在《光：科學(xué)與應(yīng)用》雜志上。

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(xiě)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。“光子燈籠”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。

圖片:new-3d-printed-microsc.jpg

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。

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。

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