利用三維飛秒激光光刻技術制備納米晶體結構

　　材料本身的光學性質不僅取決于其化學性質，還取決于其亞波長結構。由此而來的諸如光子晶體和超材料等，拓展了人們對于光學結構和光學材料的認識，展現出不同于自然材料的新奇現象和功能。然而，在過去的研究中，光學晶體的納米結構集中于材料的二維表面。這是因為應力誘導的裂紋形成和傳播使得高精度的三維體積加工具有極大難度。因而，現階段很少有技術能夠可靠地將光學晶體納米結構超出二維表面，拓展到三維。

　　近日，來自意大利光子學與納米技術研究所的Airán Ródenas及其同事報道了一種新的加工手段。與普遍的方法不同，他們提出晶體的內部化學反應性（由其濕蝕刻速率給出）可以在納米尺度上進行局部操控，并且可以通過多光子3D激光寫入（3DLW）形成致密的納米孔晶格。在許多光學器件中廣泛使用的關鍵晶體（如釔鋁石榴石（YAG）和藍寶石）中，可以在100nm水平上產生具有任意特征尺寸的厘米長的空孔晶格而沒有脆性斷裂。這使得在晶體內設計和制造具有亞波長結構的納米光子元件成為可能。為展示該技術的潛力，研究團隊在釔鋁石榴石和藍寶石中的毫米長納米孔中制造了亞波長衍射光柵和納米結構光波導。該方法提供了將二維納米光子學概念拓展到三維結構中的有效途徑，從而有望應用于固態激光器或晶體內的新型微諧振器等，也為超強可變形激光納米纖維的發展打開了新的大門。