混合纳米天线设计用于操纵可见光

由A * STAR的研究人员开发的纳米级光学天线允许在微芯片的尺度上操纵可见光波。这种纳米天线可以在小型移动设备中开发高分辨率成像系统。

光束中的光子可以携带比通过电线传播的电子更多的信息。如果将光线作为无线数据传输手段引导到纳米级芯片中，它可以为诸如医疗用途的高速成像技术和具有高分辨率三维显示器的手机屏幕开辟道路。

现在，Jinfa Ho，Joel Yang和Arseniy Kuznetsov以及他们在A * STAR的材料研究和工程研究所的团队已经开发出一种能够以芯片尺度传输光波的纳米级天线。至关重要的是，他们的设计是第一个能够精确控制光波传播方向的设计，同时限制可能在组件之间产生干扰串扰的辐射泄漏。

大多数人会认识到来自建筑屋顶的分支无线电天线，包括有源馈电元件和一系列平行金属杆，或“偶极导向器”。这种称为Yagi-Uda天线的设计是一种非常成功的无线电波传输方法。每个偶极子的大小设计用于响应特定波长的无线电波并根据需要引导它们。

“对于Yagi-Uda天线在光学波长范围内工作，它们必须缩小到纳米尺寸，”Ho说。“大多数先前的尝试都保留了金属的使用，由于吸收到金属中，金属在光学频率上有明显的损失。相反，我们使用配置成蝴蝶结形状的金源偶极子，与硅导向器配合使用(见上图)。” 使用等离子体(金色领结)和电介质(硅导向器)结构导致纳米天线的混合性质。

当天线使用时，在蝴蝶结中间产生的电场热点大大增强了金的光致发光特性。这使研究人员能够对微小天线进行成像并操纵光信号的方向。使用硅导向器意味着在整个天线中保持高偶极子强度，具有低耗散损耗。

“通过正确的相位差激励几个彼此靠近的偶极子，我们通过破坏性和相长干涉增强了所需方向的辐射，”何解释说。“与以前的设计相比，这提高了方向性。”

该团队的下一步是创建一个纳米天线，它将改变不同电信号下的发射方向。“想象nanoantennae阵列发射的光在不同方向上，产生从多个视点可见的高清晰度图像”，增加了阳。

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