应用分享 | NKT超连续谱光源助力超构光学的研究（一）

2025-05-23 19:30:18 9阅读次数

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超构光学是一项新兴技术，可实现无色散的光学工程。对于许多正在开发的应用而言，表征工作需要多种波长，理想情况下，光源通常采用光纤耦合方式。任氏研究团队（The Ren Group）—— 莫纳什大学物理与天文学学院的一个研究小组，开发出了一种宽带消色差超构光纤，并使用SuperK FIANIUM超连续谱白光光纤激光器对其进行表征。

翻译：于国瑞

校对：陈德玺、杨睿

超构光学101

超构光学^[1]利用超原子阵列(也称为人工天线)来操控入射电磁辐射(包括光)的光学响应，如振幅、相位和偏振。此外，它们还具有扁平、超薄、轻质和紧凑的独特物理特性。

因此，通过设计紧凑的非传统金属透镜甚至超构结构，能够实现一系列复杂的特定任务光学功能，而这些功能是传统方法根本无法实现的。广义来说，这些功能包括衍射极限聚焦、高聚焦效率、光束转向、偏振控制和色散工程。其主要的应用领域为成像和传感。

用于电信和成像的超构光纤

超构光学元件可以使用纳米压印光刻技术^[2]制造到表面上或内部。基于双光子聚合的3D激光纳米打印技术，能够在任何光学表面上，甚至是光纤尖端的输出端，构建微小的光学结构^[3]。这使得单模光纤等能够针对不同的光子应用实现功能化。

Ren等人^[4]展示了在单模通信光纤端面上的3D消色差衍射金属透镜。通过对构成超构光学元件的微小结构进行适当设计，在1250至1650nm的整个近红外通信波长范围内，实现了消色差且与偏振无关的聚焦效果。

FIGURE 用于消色差聚焦和成像的消色差超构光纤原理

多波长表征

作者对其设计进行了描述，并展示了在整个1250至1650nm通信光谱范围内多达8个不同(等间距)波长通道下所呈现的消色差特性。

FIGURE 单模光纤端部印刷消色差超构透镜的实验表征与比较

为了做到这一点，他们使用了NKT Photonics公司的超连续谱白光光纤激光器SuperK FIANIUM。通过将其与波长选择器耦合，作者能够自由选择所需的波长进行表征，每个波长的线宽约为10至20nm。

总结

这项研究的关键成果在于，实现了通过光纤在宽带照明下进行清晰的消色差成像。

作者设想，通过将这一成果应用于其他波长，能够在飞秒激光辅助治疗、光纤传感、高光谱内窥镜成像等多个领域得到应用。在这种情况下，宽带白光光纤耦合光源是用于表征消色差性能的理想工具，它可以在所有要测试的波长下提供可预测的光学特性，进而确保结果的有效性。

NKT SuperK的优势

NKT SuperK系列超连续谱白光光纤激光器是表征先进光学元件、超材料、等离子体等的理想选择。它的光谱像灯一样宽，强度像激光一样亮。在整个390 - 2400nm区域内，能够提供高亮度的衍射极限光。通过添加自有的一个滤波器，您可以将其变成一台超可调谐激光器。并且无需维护，全光纤架构确保了出色的可靠性和上万小时的使用寿命。