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3D中空光波導微觀結構 | Nanoscribe微納加工技術新應用
光波導是集成光子電路的關鍵元素，影響了光子學的許多領域，包括電信，醫學，環境科學等。對于小型幾何尺寸結構而言，低折射率介質內部的高效波導對于各種需要光與物質間的強相互作用的應用都至關重要。
近，一個研究團隊提出了一種全新的限制并引導厘米范圍內無衍射光的芯片光籠概念。通過使用德國Nanoscribe公司的3D打印系統，科學家們實現了直接在硅基光子芯片上制作中空3D光波導的微觀結構，即集成于芯片的用細條排列并圍繞成中空的雙環結構（見下圖）。這項新穎的光籠研究成果能展現光與物質的強相互作用，并開辟全新的應用，例如基于氣體和液體的檢測以及生物分析和量子技術等。
集成光子設備中光與氣體、液體或者生物制劑之間的強相互作用能有效應用于環境監測和生物傳感器中，而這依賴于光學傳感元件來增強光與物質的相互作用。為此，來自于布萊尼茲光子技術研究所（Leibniz Institute of Photonic Technology）， LMU慕尼黑大學 (Ludwig-Maximilians-Universität Munich), 倫敦帝國理工學院（Imperial College London）以及德國耶拿大學奧托肖特材料研究所（Otto Schott Institute of Materials Research of theFriedrich Schiller University of Jena）的科學家們開創了一種新的3D光籠波導概念。該實驗是通過波導借助微觀細條捕獲光，并借助光子帶隙效應將其引導到數毫米距離上。光籠的開放式設計有利于光與物質（例如液體或氣體分子）之間的強相互作用。
近，一個研究團隊提出了一種全新的限制并引導厘米范圍內無衍射光的芯片光籠概念。通過使用德國Nanoscribe公司的3D打印系統，科學家們實現了直接在硅基光子芯片上制作中空3D光波導的微觀結構，即集成于芯片的用細條排列并圍繞成中空的雙環結構（見下圖）。這項新穎的光籠研究成果能展現光與物質的強相互作用，并開辟全新的應用，例如基于氣體和液體的檢測以及生物分析和量子技術等。
集成光子設備中光與氣體、液體或者生物制劑之間的強相互作用能有效應用于環境監測和生物傳感器中，而這依賴于光學傳感元件來增強光與物質的相互作用。為此，來自于布萊尼茲光子技術研究所（Leibniz Institute of Photonic Technology）， LMU慕尼黑大學 (Ludwig-Maximilians-Universität Munich), 倫敦帝國理工學院（Imperial College London）以及德國耶拿大學奧托肖特材料研究所（Otto Schott Institute of Materials Research of theFriedrich Schiller University of Jena）的科學家們開創了一種新的3D光籠波導概念。該實驗是通過波導借助微觀細條捕獲光，并借助光子帶隙效應將其引導到數毫米距離上。光籠的開放式設計有利于光與物質（例如液體或氣體分子）之間的強相互作用。
科學家們將細條排列成內外兩個六邊形結構，其中的中空芯用來引導光束。細條直徑僅有3.6 µm，細條之間的間距為7 µm，長度為5毫米，縱橫比超過1000。該復雜的雙環體系光籠微觀結構需要直接能打印在硅芯片上。這個十分具有挑戰性的制作通過使用德國Nanoscribe公司的3D打印系統成功得以實現。
這個3D微觀結構的設計能夠通過細條之間的空間橫向進入波導的核心區域。因此，分子可以從側面進入中空芯并與核心區域的光進行相互作用。*的側面通過方式可將氣體擴散時間至少縮短了10000倍。性能測試表明，通過3D光籠的波導效率很高，并且研究證明波導長度可達到3cm，縱橫比超過8000。集成芯片使得光籠概念在諸如生物分析或量子技術等眾多領域都有很好的應用前景。
憑借著擁有極其復雜和超高精度的3D打印技術，Nanoscribe公司的3D微納加工技術推動著光子電路的研究和創新。三維光子晶體，光子互聯以及復合透鏡系統和自由曲面耦合器的實現都得益于Nanoscribe的3D打印系統。
科研相關文獻：
Light guidance in photonic band gap guiding dual-ring lightcages implemented by direct laser writing
HollowCore Light Cage: Trapping Light Behind Bars
了解更多雙光子微納3D打印技術和產品信息
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