一項將光學(xué)信號聚焦至前所未有精度的新技術(shù)可能會(huì )帶來(lái)更高效的電子系統和更高分辨率的成像設備。

　　美國加州理工學(xué)院(California Institute of Technology (Caltech))的工程師們找到了一種方法可以產(chǎn)生比光自身波長(cháng)小卻能傳輸同等信號的光束。

　　這項技術(shù)有助于實(shí)現通過(guò)更窄的光束來(lái)傳輸數據，以增加光學(xué)通信的帶寬，同時(shí)這也為體積更小、耗能更少的光學(xué)設備的出現做好了鋪墊。

　　研究人員發(fā)明了一種2nm長(cháng)的波導裝置，通過(guò)既聚焦光線(xiàn)--僅允許大約一半的光子通過(guò)--也聚焦光線(xiàn)在其內部產(chǎn)生的振動(dòng)，該裝置可以使光線(xiàn)尺寸接近自然的極限。

　　這種第二類(lèi)信號來(lái)源于該裝置的二氧化硅結構和其金鍍膜之間電子的振蕩，也被稱(chēng)為"表面等離子體激元(SPPs)".

　　由于表面等離子體激元(SPPs)是直接與光相耦合，它們(與傳統信號相比)攜帶同等的信息和屬性，也發(fā)揮代理信號的作用，即使許多光子在穿越波導裝置時(shí)被吸收和散射。

　　之前的納米聚焦設備(與此相比)顯得效率極低，其通常只將幾個(gè)百分比的光子聚焦至一條窄的光線(xiàn)內。

　　新的波導裝置能夠在三個(gè)維度上聚焦光線(xiàn)，產(chǎn)生直徑只有幾個(gè)納米的光點(diǎn)并且只需利用一半的光線(xiàn)。將光線(xiàn)聚焦為一個(gè)稍大的點(diǎn)，尺寸約為14nm×80nm,使得效率提高到了70%.

　　"該裝置是通過(guò)標準納米技術(shù)在半導體芯片上實(shí)現的，因此很容易與現有的技術(shù)相兼容。"該項目的協(xié)作領(lǐng)導人以及《自然-光子學(xué)》(Nature Photonics)雜志上一篇相關(guān)文章的合著(zhù)者Hyuck Choo說(shuō)道。

　　這種波導裝置在改善光學(xué)數據通信的同時(shí)也可以用來(lái)制造高分辨率的成像設備。

　　例如，它可以將很細的光束聚焦到含有熒光蛋白的生物細胞上。細胞內的染色分子可以以很高的分辨率將其標示出來(lái)。

　　由于光線(xiàn)穿過(guò)該波導裝置會(huì )向反方向傳播，它也可以用來(lái)制造高分辨率的顯微鏡。

　　該裝置(波導管)的成型由一連串高能鎵離子將不需要的金鍍膜層和二氧化硅結構炸開(kāi)而實(shí)現。

　　其它的應用還包括產(chǎn)生極細的激光束加熱磁性硬盤(pán)的局部區域以實(shí)現數據的存儲。就當前的技術(shù)而言，每平方英寸的磁盤(pán)僅可以存儲一個(gè)字節的信息，而納米聚焦設備則可以將每平方英寸的存儲容量提升至50字節。

　　研究報告的另一位合著(zhù)者，Myung-Ki Kim,說(shuō)："我們的新設備是基于基礎研究的，但我們希望它能成為許多潛在、革命性工程應用的元件。"

　　下一步是優(yōu)化設計并著(zhù)手研發(fā)成像設備和傳感器，Choo說(shuō)道。