科学探索|超薄硅涂层解决了超快激光脉冲长期存在的光学难题超薄硅涂层解决了超快激光脉

今天，持续时间不到万亿分之一秒的快速激光爆发被用于一系列的应用中。这些超短激光脉冲使科学家们能够实时观察化学反应，对精细的生物样本进行成像，建造精确的纳米结构，并发送长距离、高比特率的光通信。但是，在可见光谱中应用超短激光脉冲必须克服一个基本的困难--红光在玻璃等透明材料中的传播速度比蓝光快。
因此，当超短激光脉冲通过玻璃透镜时，紧密排列的光的波长会分离，破坏光束的效用。这个色散问题已经困扰了光学研究人员几十年了。今天，大多数解决方案涉及额外的组件却增加了光学设备的尺寸和体积。
现在，哈佛大学约翰-A-保尔森工程与应用科学学院（SEAS）的研究人员与格拉茨理工大学合作开发出一种硅涂层，当它应用于玻璃透镜的表面时，可以抵消色散的影响。
这项研究发表在《自然通讯》上。

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具有158纳米纳米柱子直径的压缩机的扫描电子显微镜图片
该研究的资深作者、SEAS的罗伯特-华莱士应用物理学教授和Vinton Hayes电子工程高级研究员Federico Capasso说："我们的灵活方法可以在传统的光学和光学设置中迅速实现，并适应不同的光谱区域和应用。"
【科学探索|超薄硅涂层解决了超快激光脉冲长期存在的光学难题】超薄涂层使用精确设计的硅柱，在重新发射红光之前短暂地捕捉和保持红光。这种暂时的保留使移动速度较慢的蓝光得以追赶上来。
"我们的涂层抵消了透明材料的色散效应，充当了红光的减速器，并平均了每个波长的光的速度，"SEAS的博士后研究员和论文的第一作者Marcus Ossiander说。
研究人员通过将激光脉冲缩短到只有几万亿分之一秒来测试该涂层。纳米柱状硅涂层使用与工业半导体相同的商业光刻工具制成的，这使得快速将这些涂层应用于现有的光学元件变得容易，并扩大了飞秒激光脉冲的适用性。
"现在，任何人都可以买一个镜头，把涂层放在上面，然后使用这个镜头，而不用担心色散问题，"Ossiander说。"这种方法可以成为反色散或非色散光学器件阵列的基础。"