武漢光電國家研究中心光電子器件與集成功能實(shí)驗(yàn)室的陳林教授課題組提出了一種基于硅基集成的艾里光束產(chǎn)生方法。課題組將全息技術(shù)相關(guān)概念引入集成光子學(xué)，通過將硅波導(dǎo)中的導(dǎo)波與需要產(chǎn)生的艾里光束分別視為掠入射的參考光與+1階衍射的物光，建立了基于硅基集成全息產(chǎn)生艾里光束的物理模型。考慮到橫電基模在條形波導(dǎo)截面上由中心向邊緣的衰減分布，以及因散射引起的參考光強(qiáng)度沿傳播方向的衰減，能模擬艾里光束從主瓣至旁瓣的振幅衰減特性，因此全息可以簡化為純相位的形式。

利用參考光和物光的二元干涉圖設(shè)計(jì)淺刻蝕光柵，可以將導(dǎo)波散射為具有艾里光束波前分布的空間光。研究發(fā)現(xiàn)，通過在條形波導(dǎo)上引入20 μm×20 μm的全息光柵，在1490-1570 nm波長范圍內(nèi)可產(chǎn)生高質(zhì)量的艾里光束，所產(chǎn)生的艾里光束具有寬帶自彎曲特性。此外，這一設(shè)計(jì)具有發(fā)射艾里光的質(zhì)量對光柵刻蝕深度誤差不敏感的優(yōu)勢。這一研究為艾里光束等特種光束的產(chǎn)生提供了一種緊湊、穩(wěn)定的方案。

近日，研究成果以“Compact broadband silicon-integrated Airy beam emitter”為題，發(fā)表在期刊《光學(xué)快報(bào)》（Optics Letters）上。

文章鏈接：

https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-46-17-4084

圖1.硅基集成艾里光束發(fā)射器示意圖

圖2.艾里光束發(fā)射器的寬帶性能。(a)不同波長、不同傳輸距離時(shí)產(chǎn)生的艾里光束的電場強(qiáng)度分布；(b, c)不同波長下艾里光束的電場強(qiáng)度峰值x、y坐標(biāo)隨傳輸距離的變化。