科学家使用“直接激光写入”方法 在硼硅酸盐玻璃内对具有特定折射率体素进行3D排列

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　　集成光子学、光学计算和数字全息术是现代技术，需要在三个维度上操纵光信号。

　　要实现这一点，必须能够根据其首选应用来塑造和引导光流。如果折射率控制了介质内的光流，则需要特定的折射率调整来识别介质内光路的控制。

　　为此，研究人员开发了“非周期性光子体积元件”(APVE)，即具有位于预定位置的特定折射率的微观体素，以可控方式引导光流。

　　但是雕刻此类元素需要高度的准确性，并且大多数塑光材料仅限于 2D 配置或最终会降低输出光束轮廓。

　　在最近发表在Advanced Photonics Nexus (APNexus)上的一项研究中，以奥地利因斯布鲁克医科大学的 Alexander Jesacher 为首的科学家们提出了一种为一系列应用制造高精度 APVE 的简单方法。

　　该技术使用一种称为“直接激光写入”的方法在硼硅酸盐玻璃内对具有特定折射率的体素进行 3D 排列。

　　科学家们开发了一种算法，通过介质激发光流，以确定体素的最大位置，以达到必要的精度水平。基于此，他们能够在短短 20 分钟内产生 154,000 到 308,000 个体素，每个体素吸收大约 1.75 µm × 7.5 µm × 10 µm 的体积。

　　此外，该团队使用动态波前控制来补偿激光在基板上聚焦期间的任何球面像差（光束轮廓失真）。这保证了介质内所有深度的每个体素轮廓的一致性。

　　该研究小组开发了三种 APVE 来说明该方法的适用性：用于调节输入光束强度分布的强度整形器，用于处理输入光束的红-绿-蓝 (RGB) 光谱传输的 RGB 多路复用器光束和 Hermite–Gaussian (HG) 模式分选器以提高数据传输速度。

　　强度整形器用于将高斯光束转换为微观笑脸形光分布，由多路复用器跟踪以构成各种颜色的笑脸分布的各个部分，最终，HG 模式分类器将几个高斯模式输入转换为具有由光纤传送到 HG 模式。

　　在所有情况下，这些设备都能够传输输入信号而不会造成相当大的损失。他们获得了创纪录的高达 80% 的衍射效率，从而为 APVE 的标准树立了新的标杆。

　　Segovia-Olvera 补充道，“展示一种用于生产一致、可重现且可靠的 APVE 的可靠方法不仅增加了该领域的当前知识，而且还为应用光子学开辟了新途径。 ”

　　除了简单、成本最低和高精度外，该方法还有可能扩展到其他基板，例如非线性材料。

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