纳米结构允许光纤中的大入射角

俄罗斯圣彼得堡，2020年11月2日——ITMO的研究人员与莱布尼茨光子技术研究所和澳大利亚国立大学合作，解决了入射角度超过70度时光在光纤中耦合的基本问题。

研究人员使用了一种高折射率的介电纳米结构，由氮化硅制成，安装在光纤的末端，以克服传统光纤在入射角为15度时效率几乎为零的问题。这种下降极大地限制了基于光纤的应用程序的功能和潜力。

图一 这种纳米结构允许光以大的入射角通过光纤传播

由于环形纳米结构的衍射特性，即使在大的入射角下，光通过该结构时也会精确地沿光纤轴传播。该结构的环形形状使它能够捕获任何偏振和几乎来自任何方向的光。与传统光纤或金属纳米结构光纤相比，采用这种设计，光耦合效率提高了4个数量级。

ITMO物理与工程系博士Oleh Yermakov说:“我认为我们的成功要归功于光纤和纳米结构领域专家、理论学家和实验人员之间的团队合作。”我们从对问题的表面理解发展到详细的概念、分析性描述和精确的数值模型。这帮助我们设计出最佳的结构，然后由我们的德国同事制作和测量。”

研究人员计划通过使用纳米压印光刻技术来加速、简化和降低纳米结构制造的成本。目前，研究人员正在将他们的理论进展转化为一种算法，通过机器学习为任何特定任务找到纳米结构。