亚纳米级光学技术获得重要突破

想象一下，将光缩小到一个微小的水分子大小，打开一个量子可能性的世界。这是光科学和技术领域长久以来的梦想。最近的进展使我们离实现这一令人难以置信的壮举更近了一步，因为浙江大学的研究人员在将光限制在亚纳米尺度上取得了突破性进展。

传统上，有两种方法来局部化超出其典型衍射极限的光:介电约束和等离子体约束。然而，诸如精密制造和光损耗等挑战阻碍了将光场限制在亚10纳米(nm)甚至1纳米水平。但是现在，《先进光子学》杂志报道了一种新的波导方案，有望释放亚纳米光场的潜力。

光被极大地限制在耦合的纳米线对中的纳米狭缝中

想象一下：光从一根普通的光纤出发，通过一根光纤锥开始一段变革性的旅程，最终到达一个耦合纳米线对(CNP)。在CNP中，光变形成一个非凡的纳米狭缝模式，产生一个受限的光场，可以小到仅仅是纳米的几分之一(大约0.3纳米)。这种新颖的方法具有高达95%的惊人效率和很高的峰值与背景比，提供了一个全新的可能性世界。

新的波导方案将其范围扩展到中红外光谱范围，进一步推动了纳米宇宙的边界。光学约束现在可以达到大约0.2nm (λ/20000)的惊人规模，为探索和发现提供了更多的机会。

在纳米狭缝模式下产生亚纳米受限光场的波导方案。(a) CNP波导方案示意图。(b)纳米狭缝模式横截面场强分布图。

浙江大学纳米光子学组的童利民教授指出：“与以前的方法不同，波导方案以线性光学系统的形式呈现，带来了许多优点。它可以实现宽带和超快脉冲操作，并允许多个亚纳米光场的组合。在单一输出中设计空间，光谱和时间序列的能力开辟了无限的可能性。”

这些突破的潜在应用是令人敬畏的。光场定位到可以与单个分子或原子相互作用，有望在光-物质相互作用、超分辨率纳米显微镜、原子/分子操作和超灵敏检测方面取得进展。我们站在一个新发现时代的悬崖上，在那里，最小的存在领域都在我们的掌握之中。

相关链接：https://phys.org/news/2023-07-waveguiding-scheme-enables-highly-confined.html

论文链接：https://dx.doi.org/10.1117/1.AP.5.4.046003