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

最近的一項研究表明，利用三維納米打印技術(shù)開發(fā)出的獨立式微型光子燈籠空間模式（去）多路復用器標志著光子技術(shù)的重大進步。這種空間多路復用器的特點是結(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器等光電元件上，為未來大容量通信系統(tǒng)和高要求成像模式的系統(tǒng)集成和技術(shù)應用開辟了新的機遇。

這項工作發(fā)表在《光：科學與應用》雜志上。

以色列耶路撒冷希伯來大學應用物理研究所領(lǐng)導的研究團隊開發(fā)并演示了一種獨立式微型“光子燈籠”空間模式復用器。這種微型“光子燈籠”采用激光直寫3D納米打印技術(shù)制造而成，可直接應用于光纖尖端。

“光子燈籠”是一種將單模光纖和多模光纖優(yōu)勢特點相結(jié)合的新型光子器件，應用在天文光子學、光纖通信模分復用、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，也被認為是光學技術(shù)與燈具設(shè)計的完美結(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300多微米長的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)，采用高折射率對比波導，開發(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上。這種百微米級的設(shè)備，與傳統(tǒng)的基于毫米長弱導波導型的“光子燈籠”形成鮮明對比。

這種空間多路復用器具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小的特點，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器。

研究人員在光纖尖端制造出375微米長的“光子燈籠”器件。該器件具有低插入損耗、低波長靈敏度、低偏振損耗以及模式相關(guān)損耗的特性。他們表示，這種獨立式微尺度“光子燈籠”解復用器的開發(fā)，標志著在實現(xiàn)和采用空間復用技術(shù)以適應各種光學系統(tǒng)和應用方面的能力。這一成果也為光通信和成像應用開辟了新的可能性。

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