纳米光纤中信号传输研究取得进展

摘要: 　　近日，中国科学技术大学物理学院光学与光学工程系光电子科学与技术安徽省重点实验室明海、王沛领导的微纳光学与技术学习组副教授张斗国与能源化学协同创新中心、化学与材料科学学院高分子科学与工程系教授邹纲、 ...

　　近日，中国科学技术大学物理学院光学与光学工程系光电子科学与技术安徽省重点实验室明海、王沛领导的微纳光学与技术学习组副教授张斗国与能源化学协同创新中心、化学与材料科学学院高分子科学与工程系教授邹纲、美国马里兰大学医学院Center for Fluorescence Spectroscopy教授J.R.Lakowicz、西南科技大学理学院博士陈俊学合作，提出了一种新型光学模式：存在于多层介质薄膜与纳米光纤复合结构中的一维布洛赫表面波（BSW-1D），利用该模式成功解决了极细聚合物纳米光纤在常规衬底上无法传输光信号的技术难题。该学习成果以Bloch surface waves conﬁned in one dimensionwith a single polymeric nanoﬁbre 为题，于2月3日在线发表在自然-通讯（Nat. Commun. 8， 14330 doi: 10.1038/ncomms14330(2017)）上。博士生王茹雪和夏宏燕为共同第一作者，张斗国和邹纲为共同通讯作者。
　　众所周知，微米尺度光纤的巨大成就造就了互联网行业的高度发达和世界的迅速“变小”。因此，微光纤基础理论获得了2009年诺贝尔物理学奖。如今，纳米尺度的光纤成为国际前沿学习热点。聚合物纳米光纤由于具有良好的机械性能，尤其是其弹性和柔韧性很好，而且可以通过化学设计改变其材料的特性，是构筑超紧凑光子学器件和微型化集成光子回路的首选之一。但是其材质柔性、长径比巨大，必须放在衬底上，如常用的玻璃或硅片，才能真正实用化，发展新型纳米光波导传感器件等。但当纳米光纤半径很小，例如小于125nm时，放置在玻璃上的纳米光纤将无法传输光信号。
　　为了解决这个问题，课题组利用结构参数精心设计的多层介质薄膜来支撑聚合物纳米光纤，借助多层薄膜的光子带隙来阻止纳米光纤中光信号的泄漏。实验结果表明，在该多层介质薄膜上，极细纳米光纤完全可以传输光信号，该传输模式即为新发现的一维布洛赫表面波（BSW-1D）模式。
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