先进光学技术新希望：室温下产生结构光的纳米光子器件

研究人员开发出一种小型的室温设备，它能产生一种特殊的结构光，即径向偏振光子，这种光对安全通信、先进成像和精密光学工具非常有用。

通过精心设计和定位纳米天线中的量子点，他们获得了偏振纯度超过 93% 的高质量光。这一突破有助于提高使用结构光的设备的效率和实用性，为通信和光学技术的进步铺平道路。

耶路撒冷希伯来大学拉卡物理学院的 Ronen Rapaport 教授领导的团队开发出了在室温下产生径向偏振光子的新设备。这一进步为经典和量子通信技术提供了新的可能性。

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这篇题为 “Ultrafast and Highly Collimated Radially Polarized Photons at Room Temperature from a Colloidal Quantum Dot Coupled to a Hybrid Nanoantenna”的研究论文发表在《ACS Photonics》上。

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产生径向偏振光子的概念图

径向偏振光具有独特的电场结构，可用于一系列应用，包括安全通信、先进成像和精密光学工具。如何可靠地产生这种光，尤其是在纳米光子系统中，一直是一个技术难题。

研究小组通过将 “巨型 ”碲化镉/碲化镉胶体纳米晶体（直径约 20 纳米）与金属-电介质混合纳米天线相结合，解决了这一难题。量子点被精确地放置在天线中心的微小金属纳米锥上，这使得该装置能够产生径向极化纯度超过 93% 的光子。该系统可在室温下高效工作，宽度仅为 10 微米，结构紧凑，有望集成到芯片技术中。

Rapaport 教授说：“量子点的精确定位在实现高质量光输出方面起着关键作用，这项研究有助于我们更好地理解如何在小尺寸器件中控制光的偏振，这对未来的量子应用非常重要。”

这项研究将实验数据和模拟相结合，深入探讨了纳米结构如何增强光子发射和偏振。这些发现可能有助于推进用于安全通信和其他新兴技术的纳米光子器件的设计。

相关链接：https://dx.doi.org/10.1021/acsphotonics.4c01516