科学家实现纳米尺度上对空间相干光束的检测

问题是，对于具有非常低的空间相干性的光源，双缝实验是行不通的，因为在其中的干扰模式出现的长度尺度是非常小的。在小尺度上产生干扰，需要两个狭缝被放置在非常靠近。但是当两个狭缝之间的距离接近于它们所显示的光的波长时，实验就崩溃了。干涉仪不能够再分裂和进行光束的重组以进行寻找干涉了。

“干涉条纹模糊不清，到难以量化干涉的程度，”Morrill说。“但如果你能够得到双缝实验的基本局限性现象时，从理论上说，你应该能够看到这些条纹。”

为了克服这些局限性，研究者采用一种不同的干涉仪，利用表面等离子体在金属光与电子的相互作用。而不是两个狭缝，狭缝的等离子体干涉仪已在银制的表面凹槽中。光发射到槽中产生的表面等离子体激元（SPP），一个跨越银表面电子密度波。SPP传播向狭缝，并与通过狭缝的光束进行了重组。由于SPP是和原始的光束相关的，但具有更小的波长，因为它将朝着夹缝有一个90度角的衍射，相比杨氏双缝干涉仪，等离子体干涉仪中的槽缝可以更接近地放置在一起。

研究人员收集了数以百计的这些微小的干涉仪，其是在芯片上以纳米尺度进行的设计和制备。他们使用该芯片进行氙气灯几百个可见光频谱内波长带宽的相干长度的测量。对于蓝色到绿色的光，测得的相干长度下降低至330纳米，是小于入射光源的500纳米的波长的。

第一个实验的结果是确认了小于光波波长尺度的相干理论。

“那真是一个令人激动的结果，”Morrill说。“如果没有实验验证，我们真的不知道，是否这些方程对于这些小尺度的实验有所帮助，但事实证明，确实有些帮助。”

在应用方面，等离子的芯片将有助于制造显微镜光源、全息和其他应用程序的光源的厂家，这将更好地刻画光源特征。该系统集成在一块芯片上，这将帮助对光源的描述规程更加快速和便捷。

“利用一定强度的光通过密集的等离子体干涉仪，你就可以以快照的形式记录其空间相干度，这只需要几秒钟的时间，”李说，他带领制作了计量表。

“我们正在为科学家提供一个新的工具在一个尺度上进行相干程度的量化，这在之前是不可能实现的尺度，”Pacifici表示。