理化所微尺度光波段Luneburg透镜研究取得重要进展：欧宝娱乐

近期，中科院化学系所仿生智能界面科学中心有机纳米光子学实验室的科研团队在光学界顶级期刊《LaserPhotonicsReview》公开发表论文[LaserPhoton.Rev.10(4),665-672(2016),Three-dimensionalLuneburglensatopticalfrequencies]。博士研究生赵圆圆为该文第一作者，郑美玲副研究员和段宣明研究员为联合通讯作者。该论文开创性地利用纳米级的3D打印机技术超强散射多光子平写出加工技术制取了聚合物三维Luneburg透镜器件，其大小仅有相等于人类头发直径的1/2，第一次将真为三维的Luneburg透镜的工作波段从微波推展至光波段，使对三维Luneburg透镜的研究从宏观的微波领域改向光学领域迈向了扎实的一步。该研究成果将更进一步增进微小光学和转换光学的发展，并关上了纳米级3D打印机技术在微纳米器件领域中的全新应用于。

论文被被选为为《LaserPhotonicsReview》2016年第10卷第4期的封面论文(FrontCoverArticle，链接)。《LaserPhotonicsReview》是一本目的报导激光物理学与光子学领域的近期理论与实验研究进展的双月出版发行期刊，每期只公开发表由编辑邀编写的2-3篇综述论文，该期刊于2013年始接管公开发表少量高水平的研究原创文章，年文章数67篇，名列SCI收录于Top一区，是光子学领域名列次于NaturePhotonics的行业著名杂志。　　飞秒激光平写出制取的微尺度光波段Luneburg透镜及其探讨光场的密切相关分析结果　　近年来，光学领域以其一系列崭新成就而为世人所注目，其中之一就是获得很快发展的梯度折射率光学（Gradientindexoptics）。

梯度折射率光学研究的对象所谓均匀分布折射率介质中的光学现象。发生于非均匀分布介质中的光学现象在自然界是一种普遍存在的客观物理现象。早于在公元100年，人们就已仔细观察到海市蜃楼、沙漠神泉等奇景，都是由于大气层折射率的局部不均匀分布变化对地面景色产生反射而经常出现的一种奇景。

通过对这些自然现象的仔细观察、研究，人们渐渐领悟到材料折射率的非均匀分布性可以造成一些均匀分布介质所不具备的光学性能。1944年，卢内伯格（R.K.Luneburg）明确提出了一种球平面的折射率交错产于的球透镜模型，n(r)=[2-(r/R)2]1/2，其折射率由中心方位?2的沿径向渐渐增大到1，入射光到Luneburg透镜上的平行光线可以无像劣的探讨到球面上的一点，因此Luneburg透镜可实现无像劣的理想光学或者理想探讨。

而传统的球面透镜由于像劣的不存在，而无法构建光线的理想探讨。　　国内外关于交错折射率（GRIN）材料Luneburg透镜的研究成果虽然已闻报导，但仍然不存在许多必须解决问题的问题。目前已报导的基于微纳结构交错折射率光学的Luneburg透镜研究及实验构建主要集中于在二维或定三维（柱平面）结构，其应用于潜力相比之下没被研发。

由于点光源收到的是球面波，为了构建确实的理想光学并能确实利用Luneburg透镜的甚广视场功能，设计、制取光波段确实的三维Luneburg透镜并研究其理想光学功能十分适当。但是，目前已报导的GRIN光学Luneburg透镜的制取技术主要是基于标准的电子束光刻及离子束光刻等平面器件加工技术，无法在光波段构建确实三维梯度折射率器件的制取。

　　多光子激光平写出加工技术是一种低成本、较慢、高精度的3D微纳结构制取技术，它可以突破光学散射无限大的容许，将光反应区域局限于光斑焦点中心大于的三维空间内（~l3），构建给定简单3D微纳光子结构的加工。当微拉光子结构的结构尺寸近大于波长，即正处于超颖材料区域，光子结构可以视作具备一定折射率的等效介质。

当调节微纳结构中有所不同方位上的频率或者周期长度，可以获得简单GRIN介质。2010年Wegner课题组在聚合物结构上通过激光平写出构建了1.5-2.6mm波长范围的定三维伪装地毯结构；基于此工作的启发，化学系所研究团队利用飞秒激光平写出，设计并加工了基于交错介质超强材料的三维光波段Luneburg透镜，COMSOL建模结果表明其工作波段（6mm）坐落于中红外波段。在此基础上，积极开展了涉及的实验检验工作，利用德国Neaspec公司的近场光学显微镜（SNOM）密切相关了三维Luneburg透镜在平面波入射光下的探讨性质，测量的光场强度产于展出了一个半低仅有长（FWHM）为l/2的光斑形貌，检验了Luneburg透镜具备理想三维探讨的性能。

　　基于多光子激光平写出加工技术，该研究团队近年来获得了一系列研究成果，如高分辨3D水凝胶结构（J.Mater.Chem.B2,4318-4323,2014；3,8486-8491,2015），手性有序超颖材料（Appl.Phys.Lett.104,011108,2014），低透光率的有序金属网格半透明电极结构（Appl.Phys.Lett.108,221104,2016），并应邀在Chem.Soc.Rev.编写综述文章（Chem.Soc.Rev.44,5031-5039,2015）。涉及研究工作获得科技部纳米研究根本性研究计划（973）项目、国家自然科学基金根本性研究计划重点基金项目、国家自然科学面上基金项目的大力支持。

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