天線(xiàn)，按維基百科的定義，"是一種用來(lái)發(fā)射或接收無(wú)線(xiàn)電波—或更廣泛來(lái)講—電磁波的器件" 。例如，在無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中，天線(xiàn)被用于發(fā)射與接收射頻與微波波段的電磁波。而在我們的智能手機(jī)中，就有內(nèi)置的平面倒F天線(xiàn)(PIFA)，用于接收和輻射射頻波段在2.4GHz和5GHz的電磁波信號(hào)。

偶極子天線(xiàn)

由于天線(xiàn)對(duì)電磁波的調(diào)控作用服從經(jīng)典電磁學(xué)的基礎(chǔ)方程，也即麥克斯韋方程(MaxwellEquations)，而麥克斯韋方程在形式上具有頻率(波長(zhǎng))不變性，也就是說(shuō)，麥克斯韋方程組并沒(méi)有限制天線(xiàn)的工作波長(zhǎng)。因此，在射頻波段電磁天線(xiàn)的諸多功能(例如頻率選擇表面，相控陣?yán)走_(dá)等)，邏輯上也可以在光頻段實(shí)現(xiàn)。
 

從尺度上來(lái)看，天線(xiàn)的工作波長(zhǎng)λ與天線(xiàn)尺度L是線(xiàn)性相關(guān)的。以最簡(jiǎn)單的1/2波長(zhǎng)偶極子天線(xiàn)(dipole antenna)為例，它由兩根1/4波長(zhǎng)單極子天線(xiàn)(monopole antenna)組成，其長(zhǎng)度是工作波長(zhǎng)λ的一半。對(duì)于工作900MHz的射頻天線(xiàn)，其長(zhǎng)度為估算為 L = λ / 2= (3e8 m/s / 900e6 /s) /2 = 0.167m。而工作波長(zhǎng)在可見(jiàn)光的天線(xiàn)，其長(zhǎng)度估算為 L = λ /(2n)，這里n為天線(xiàn)所處的介質(zhì)環(huán)境的折射率 [2]。對(duì)于工作波長(zhǎng)為680nm(紅光)的光學(xué)天線(xiàn)，假設(shè)其制備襯底為硅，則L = λ / (2n)= 680 nm / 2 / 3.4 = 100 nm。可見(jiàn)，對(duì)光學(xué)天線(xiàn)(光頻段電磁天線(xiàn))的研究，首先要解決的是要能實(shí)驗(yàn)制備與光波長(zhǎng)尺度可比擬，乃至比光波長(zhǎng)尺度還要小的微納結(jié)構(gòu)。

光學(xué)天線(xiàn)

近年來(lái)，隨著以電子束刻蝕(Electron Beam Lithography)和聚焦離子束刻蝕(Focused Ion Beam Lithography)為代表的“至頂向下”式納米加工技術(shù)的日趨成熟，大規(guī)模加工納米尺度的金屬與介質(zhì)結(jié)構(gòu)成為可能，光頻段電磁天線(xiàn)(簡(jiǎn)稱(chēng)光學(xué)天線(xiàn))的研究也隨之成為研究熱點(diǎn)。

電子束曝光

 對(duì)光學(xué)天線(xiàn)的研究很廣泛，這里只做大致的梳理與分類(lèi)，以?huà)伌u引玉。

1. 亞波長(zhǎng)尺度的光場(chǎng)聚焦：與射頻波段的偶極子天線(xiàn)相類(lèi)比，光學(xué)天線(xiàn)可以將自由空間中的光頻電磁波匯聚于天線(xiàn)表面亞波長(zhǎng)尺度的空間內(nèi)，極大提高了光子的態(tài)密度，因此被廣泛應(yīng)用于突破衍射極限，并增強(qiáng)光與物質(zhì)的相互作用(light-matterinteraction)。

 2. 光吸收與光熱轉(zhuǎn)換：制備光學(xué)天線(xiàn)的材料與制備微波波段電磁天線(xiàn)的材料一樣，可以是金，銀，鋁，銅等常見(jiàn)金屬。然而，金屬材料在光頻段已經(jīng)不再像微波波段那樣可以等效為完純導(dǎo)體，而是對(duì)電磁波具有巨大損耗，也即材料折射率的虛部相對(duì)實(shí)部不再是無(wú)窮大。這一特性使得光學(xué)天線(xiàn)對(duì)光的損耗增大，可以用作光學(xué)吸收器(absorber)。而光學(xué)天線(xiàn)吸收的光能最后被轉(zhuǎn)化成熱能，體現(xiàn)為溫度的上升。該特性被用于熱紅外探測(cè)器，太陽(yáng)能(thermal photovoltaic），以及腫瘤的治療(photothermal cancer therapy)。

3. 光學(xué)濾波，偏振選擇與相位操控：當(dāng)光學(xué)天線(xiàn)被制備成陣列，又有了諸多新奇而有趣的特性。前面說(shuō)過(guò)，在微波波段，有頻率選擇表面(Frequency Selective Surface)和相控陣?yán)走_(dá)(Phased Array Antenna)的概念。而在光頻段，同樣可以利用光學(xué)天線(xiàn)陣列實(shí)現(xiàn)光波的濾波，偏振選擇，以及相位操控。例如，最新一期的Science封面文章，就是利用基于光學(xué)天線(xiàn)陣列(Nanoantenna array)的光學(xué)超表面(Metasurface)，對(duì)平面圓偏振光各點(diǎn)的相位進(jìn)行調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光波段的超薄平面式成像透鏡。可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)巧妙設(shè)計(jì)的光學(xué)天線(xiàn)及其陣列，有望將傳統(tǒng)光學(xué)元件(濾光片，偏振片，成像透鏡等等)的諸多功能壓縮至光學(xué)薄膜的厚度上加以實(shí)現(xiàn)，也即平面光學(xué)元件(FlatOptics)。

                                         
目前光學(xué)天線(xiàn)是科研界的一個(gè)研究熱點(diǎn)，研究角度與應(yīng)用場(chǎng)合也較為廣泛，各種基于光學(xué)天線(xiàn)的新研究領(lǐng)域?qū)映霾桓F，因此本文難免掛一漏萬(wàn)，只能起到拋磚引玉的作用。

納米光學(xué)天線(xiàn)研究現(xiàn)狀及進(jìn)展
 

1 納米光學(xué)天線(xiàn)基本結(jié)構(gòu)和原理

目前研究的納米光學(xué)天線(xiàn)多為對(duì)稱(chēng)振子結(jié) 構(gòu)，由兩片金屬薄膜和反饋間隙構(gòu)成（圖 1）。共振 天線(xiàn)的長(zhǎng)度取決于入射光的波長(zhǎng)。從理論上來(lái)說(shuō)，共振時(shí)天線(xiàn)長(zhǎng)度約為入射光波長(zhǎng)的一半，可實(shí)際 上卻比入射光波長(zhǎng)的一半要小得多[7]。納米天線(xiàn)振 子臂形狀除了圖 1（a）所示長(zhǎng)方形外，也可以為梯 形，蝴蝶結(jié)形等（圖 1（b）、圖 1（c））。薄膜材料多為 金、銀，也可用碳納米管制成。
 
納米光學(xué)天線(xiàn)的基本原理是基于金屬孔超常 透射現(xiàn)象。雖然實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)多次證明存在金屬孔 超常透射，但物理機(jī)制還沒(méi)有完全搞清楚，尚存在 相互矛盾的爭(zhēng)議，因此，關(guān)于納米光學(xué)天線(xiàn)的實(shí)現(xiàn) 聚焦和增強(qiáng)的機(jī)制也不是十分清楚。較為認(rèn)同的
 
理論是，當(dāng)光照射在這些納米天線(xiàn)上發(fā)生衍射和 散射時(shí)，將會(huì)在其表面產(chǎn)生表面等離子體激元（SPPs）。這些 SPPs 波長(zhǎng)較小，一部分由于隧道效 應(yīng)穿透到小孔的另一面，在金屬薄膜足夠薄的時(shí) 候，金屬上下表面的 SPPs 將會(huì)發(fā)生重疊實(shí)現(xiàn)共振 增強(qiáng)。
 
但關(guān)于 SPPs 在其中的作用還有另外一種 說(shuō)法：當(dāng)入射波矢與天線(xiàn) SPPs 波矢匹配時(shí)，發(fā)生等離激元共振（ SPR），共振效應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)的自由電子集體振蕩，在反饋間隙邊緣。
 
振子兩端出現(xiàn)時(shí)變異種電荷，由于反饋間隙很小，靜電耦合很強(qiáng)，從而 獲得巨大的場(chǎng)增強(qiáng)[8]。也有人從天線(xiàn)結(jié)構(gòu)出發(fā)給出 了天線(xiàn)增強(qiáng)因子，認(rèn)為影響場(chǎng)增強(qiáng)因子 L=LLR LQS LSPPR，其中，(Lightning rod effect   LLR)描述尖端效應(yīng)， (qusi-static LQS)  描述準(zhǔn)靜態(tài)因素，(the plasmon re－ sonance LSPPR)描述表面等離子共振因素。
 

 
(a)長(zhǎng)方形                 (b)梯形              (c)蝴蝶結(jié)形

 圖 1納米光學(xué)天線(xiàn)振子結(jié)構(gòu)圖示

2 納米光學(xué)天線(xiàn)研究進(jìn)展
 
目前，納米光學(xué)天線(xiàn)的應(yīng)用研究主要集中在 超衍射極限成像、新型近場(chǎng)光學(xué)探針、太陽(yáng)能的轉(zhuǎn) 化效率、納米尺度內(nèi)光信息的傳播控制、納米光刻 等多個(gè)領(lǐng)域。
 
2.1超衍射極限成像
 
傳統(tǒng)成像系統(tǒng)受衍射極限限制，聚焦光斑無(wú) 法做到納米量級(jí)，從而限制其分辨率。使用光學(xué)天 線(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)超衍射極限成像。2006 年，Harvard 小 組在波長(zhǎng)為 830 nm 商業(yè)激光二極管上制作了兩 個(gè) 130 nm 長(zhǎng)、50 nm 寬、中間間隔為 30 nm 的金 偶極天線(xiàn)，成功地將光束集中到只有 30 nm 的點(diǎn) 上[15]。
 
高聚光性的納米光學(xué)天線(xiàn)突破了激光應(yīng)用 的極限，可在一張 DVD 盤(pán)中容納數(shù)百部電影片。 2007 年，微型半導(dǎo)體量子級(jí)聯(lián)(QC)激光器發(fā)明人 之一—哈佛大學(xué)的 Federico Capasso 教授設(shè)計(jì) 出了一種光學(xué)天線(xiàn)，通過(guò)在 QC 激光器上安裝該天線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了納米級(jí)的精度對(duì)激光點(diǎn)聚焦，從而可 以使 QC 激光器執(zhí)行亞微米級(jí)的掃描。
 
進(jìn)一步的 研究還表明，這種結(jié)構(gòu)可使分辨率提高到照明波 長(zhǎng)的百分之一。使用這種更加聚焦的 QC 激光的 頻譜－光子掃描儀能夠?qū)崟r(shí)地對(duì)從半導(dǎo)體到醫(yī)療 樣本的各種表面的亞微米級(jí)化學(xué)成分進(jìn)行成像。 這種新型裝置將光學(xué)天線(xiàn)和激光結(jié)合起來(lái)，只由少量零件構(gòu)成。相比之前的其它技術(shù)，它的體積更 小，有更好的信噪比。
 
2.2 高分辨近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡
 
傳統(tǒng)近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡探測(cè)的是樣品表面的倏 逝場(chǎng)。為提高分辨率，要求掃描探針很細(xì)（納米量 級(jí)），然而，探針太細(xì)就會(huì)極大地減少耦合進(jìn)入探 針的光強(qiáng)，分辨率反而下降，因此，分辨率的進(jìn)一 步提高已經(jīng)面臨技術(shù)瓶頸。
 
2007 年，Bert Hecht[9]小 組在原子力顯微鏡探針端面制作一個(gè)蝴蝶結(jié)形納 米光學(xué)天線(xiàn)，天線(xiàn)總長(zhǎng)度約為一個(gè)波長(zhǎng)，反饋間隙 大約 50 nm，用來(lái)觀(guān)測(cè)量子點(diǎn)的熒光效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)有量子發(fā)射增強(qiáng)現(xiàn)象，理論預(yù)測(cè)探針?lè)直媛蚀笮〖s為反饋間隙大小。
 
我們將 40 nm×90 nm×5 nm 反 饋間隙 10 nm 的長(zhǎng)方形偶極天線(xiàn)加在直徑為 100 nm 的光纖探針頂端， 探測(cè)大小為 600 nm×600 nm×100 nm 金屬薄膜上 100 nm×100 nm 方孔的近 場(chǎng)成像。入射光波長(zhǎng)為 830 nm，TE 極化波。通過(guò)掃 描圖像分析，發(fā)現(xiàn)其分辨率約為 90 nm，靈敏度有 二個(gè)數(shù)量級(jí)的提高(圖 2、圖 3、圖 4)。
 

 圖 2 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

2.3 高效率太陽(yáng)能電池
 
傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池面板接收波段多位于可見(jiàn) 光波段，只能接收白天的可見(jiàn)光，在陰暗天氣尤其 是夜晚，這些面板幾乎不起什么作用，因此轉(zhuǎn)換效 率較低，目前光電轉(zhuǎn)化效率最多在 40%左右。
 
如果 在太陽(yáng)能電池面板集成可以接收中紅外線(xiàn)的納米 光學(xué)天線(xiàn)，則太陽(yáng)能電池?zé)o論白天還是夜晚都可以接收大量中紅外線(xiàn)，有望大幅度提高太陽(yáng)能的 轉(zhuǎn)化效率。
 
另外，納米天線(xiàn)還可提高太陽(yáng)能吸收的 截面積，增加量子產(chǎn)額，進(jìn)一步提高太陽(yáng)能電池的 轉(zhuǎn)化效率。美國(guó)能源部愛(ài)達(dá)荷州國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（U.S. Department  of  Energy’s  Idaho  National  Laboratory， INL） 研制組負(fù)責(zé)人 Steven Novack 與 INL 的工程 師 Dale  Kotter，MicroContinuum  公 司 的 W.Dennis Slafer 和密蘇里州大學(xué)的 Patrick Pinhero 正在合 作研發(fā)用于太陽(yáng)能面板的納米光學(xué)天線(xiàn)。這種天 線(xiàn)由細(xì)小的螺旋形或金色方塊排列在聚乙烯材料 上，成功收集到了紅外線(xiàn)，太陽(yáng)能吸收效率有望接 近 80%。
 

圖 3 聚焦離子束加工的天線(xiàn)原子力探針 掃描電子顯微成像端面圖
 

圖 4 聚焦離子束加工的天線(xiàn)原子力探針 掃描電子顯微成像側(cè)面圖

2.4 納米光刻（nanolithography）
 
在目前加工制作電子電路的工藝水平下，如 利用消逝波近場(chǎng)光刻、納米壓印光刻、掃描探針光 刻、表面等離子體輔助納米光刻等技術(shù)，最小的特 征尺寸大約為 50 nm，然而，新型的光刻技術(shù)要 求能夠加工納米尺度的集成回路。
 
消逝波近場(chǎng)光 刻雖然突破了傳統(tǒng)的衍射極限，但光的透過(guò)效率 比較低且對(duì)比度也比較差。采用遠(yuǎn)紫外線(xiàn)光或短 波長(zhǎng)光作為光刻的光源，可以擴(kuò)展傳統(tǒng)光學(xué)光刻 技術(shù)，但光刻成本會(huì)有大幅提高，同時(shí)，光刻所需的光學(xué)系統(tǒng)也將變得更為復(fù)雜。
 
如果將光學(xué)天線(xiàn)引入到光刻技術(shù)，成本低，又不受衍射極限的限制，還可以采用長(zhǎng)波長(zhǎng)的可見(jiàn)光來(lái)照明標(biāo)準(zhǔn)的光 敏層，制作出亞波長(zhǎng)尺寸的結(jié)構(gòu)。
 
將 80 ± 5 nm，間 隔從 16-40nm 的蝴蝶結(jié)形金偶極天線(xiàn)陣列集成 在硅襯底上，上面覆蓋 75 nm 光刻膠，在波長(zhǎng) 800 nm，能量為 27 mJ 的入射光照射上，在光刻膠上形 成的特征長(zhǎng)度大約為 30 nm[12]。
 
2.5   高效量子單光子源
 
目前，每個(gè)脈沖產(chǎn)生一個(gè)光子的器件已經(jīng)研 制成功，存在的問(wèn)題是如何把產(chǎn)生的光子沿某一 特定方向高效率地發(fā)射出去。
 
光子晶體、介質(zhì)球、 金屬表面、光學(xué)微腔結(jié)構(gòu)都可以改變光場(chǎng)方向，而 共振光學(xué)天線(xiàn)對(duì)光場(chǎng)的改變更為局限化。它能將 入射光場(chǎng)有效限制在亞波長(zhǎng)區(qū)域，也可使納米尺 度的小顆粒輻射強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，同時(shí)改變輻射方向。
 
實(shí)驗(yàn)證明，將光學(xué)天線(xiàn)等離子模調(diào)到與附近分 子的電子躍遷頻率產(chǎn)生共振時(shí)，發(fā)光分子與天線(xiàn) 產(chǎn)生足夠強(qiáng)的耦合，就可以控制發(fā)光的方向。發(fā)光 角度取決于天線(xiàn)模態(tài)。選擇適當(dāng)?shù)奶炀�(xiàn)，就能把光 導(dǎo)到想要的方向。
 
Van Hulst 小組將長(zhǎng)為 80 nm 的 鋁制單偶天線(xiàn)接近一個(gè)發(fā)光分子，通過(guò)改變天線(xiàn) 與光耦合方式，分子發(fā)出的光可以被重新導(dǎo)向達(dá) 90°[17]。納米天線(xiàn)讓可見(jiàn)光任意轉(zhuǎn)彎有望設(shè)計(jì)成高 效量子單光子源（圖 5、圖 6）。
 
納米天線(xiàn)除了上述應(yīng)用外，還有很多其他方 面的應(yīng)用，比如，量子器件能量的高效耦合輸出
 
（高效納米激光器）、光電視、高效率納米電磁波集 中器、高靈敏度生化傳感器等等。
 

圖 6 (a)水平偶極子輻射方向角示意圖， (b)水平偶極子耦合到垂直天線(xiàn)后輻射方向角示意圖

3、一塊硅制成納米“V”
 
在過(guò)去的幾年里，IMEC和KU Leuven團(tuán)隊(duì)一直在探索利用納米結(jié)構(gòu)來(lái)操縱光傳播方向的可能性。他們的探索方向是單元素納米天線(xiàn)。
 
在2013年，該團(tuán)隊(duì)使用純金制作出的納米天線(xiàn)成為當(dāng)時(shí)世界上最小的單向光學(xué)天線(xiàn)，其形狀為“V”型。選擇貴金屬作為材料的原因是因?yàn)樗鼈兡墚a(chǎn)生所謂的“等離體子效應(yīng)”，這種工作方式與其他材料的納米天線(xiàn)有著天壤之別。
 
而使用硅材料制作“V”型天線(xiàn)后，研究人員能夠獲得光的雙向散射特性，這與之前使用金獲得的單向散射特性形成鮮明對(duì)比。
 
在雙向散射中，散射的方向取決于入射光的波長(zhǎng)。方向上的偏移是漸進(jìn)的——例如，當(dāng)波長(zhǎng)從775納米減小到660納米時(shí)，散射方向漸漸地從向左變?yōu)橄蛴摇Ｍㄟ^(guò)對(duì)天線(xiàn)尺寸和形狀的微調(diào)，人們能夠選擇光的不同工作波長(zhǎng)。
 
“經(jīng)過(guò)團(tuán)隊(duì)的努力，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)單片硅的幾何尺寸小于光的波長(zhǎng)時(shí)，有效地改變可見(jiàn)光和近紅外光各自的傳播方向是可行的，”論文的聯(lián)合作者尼爾斯•弗雷倫（Niels Verellen）解釋道，“這說(shuō)明天線(xiàn)的材料和幾何結(jié)構(gòu)都非常關(guān)鍵。我們之前使用過(guò)對(duì)稱(chēng)納米顆粒簇，或者是同樣形狀金屬天線(xiàn)，都沒(méi)能達(dá)到這個(gè)效果。”
 

光學(xué)天線(xiàn)由單張V型硅片制成。該光學(xué)天線(xiàn)發(fā)散光的方向取決于光的波長(zhǎng)。圖片來(lái)源：Li et al.

硅材料與黃金相比，有幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。例如，硅可以避免歐姆吸收造成的損耗，這正是等離子納米天線(xiàn)的主要缺點(diǎn)。此外，硅天線(xiàn)有很大的散射橫截面，這意味著硅天線(xiàn)能夠更有效地與光發(fā)生作用。
 
更重要的是，硅還是一種對(duì)CMOS（目前常見(jiàn)的感光元件）完全兼容的材料，因此它能夠直接集成到大規(guī)模光電設(shè)備的制造中。
 
“我們的這些光學(xué)天線(xiàn)已經(jīng)接近光學(xué)部件的最小尺寸極限了，”李佳琪說(shuō)道，“它們?cè)诖蠖鄶?shù)人熟悉的宏觀(guān)光學(xué)與微米/納米尺寸光學(xué)元件，甚至是分子/原子級(jí)別的現(xiàn)代電子設(shè)備之間，搭建了一座橋梁。”
 
小天線(xiàn)，大用處
 
就應(yīng)用而言，雙向光學(xué)天線(xiàn)能夠制作出更加緊湊，低價(jià)且高效的光感設(shè)備，如光學(xué)傳感器和光電檢測(cè)器等。這些設(shè)備可以用在廣泛的領(lǐng)域，包括生命科學(xué)、光伏、光纖、環(huán)境監(jiān)測(cè)、光學(xué)雷達(dá)、全息攝影和量子計(jì)算等。研究人員的下一步計(jì)劃就是對(duì)這些應(yīng)用進(jìn)行全面開(kāi)發(fā)。
 
“絕緣天線(xiàn)引腳非常小，因此在微米和納米級(jí)別的光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用中有著非常好的前景，”Verellen說(shuō)到。“光子接收或發(fā)射方向的可選擇性，這在個(gè)領(lǐng)域是很重要的。例如，在光學(xué)集成電路（PIC）中，光柵耦合器把來(lái)自激光或者光纖的光發(fā)送到芯片上的波導(dǎo)管中。
 
這些光柵耦合器相對(duì)較大，尺寸是光波長(zhǎng)的好幾倍，因此他們可以由一個(gè)或者幾個(gè)定向的光學(xué)天線(xiàn)替代，以進(jìn)一步減小電路尺寸。”
 
弗雷倫還說(shuō)道：“尤其在納米光子學(xué)的應(yīng)用中，每個(gè)光子都非常重要。通過(guò)引導(dǎo)光子路徑（波陣面工程），光子的收集效率大大提高，拉曼光譜和量子光學(xué)應(yīng)用都會(huì)從中受益匪淺。舉個(gè)例子，引導(dǎo)光子路徑由能夠用來(lái)發(fā)送信號(hào)或者提高接收器的信噪比。
 
“另外，波長(zhǎng)與方向的相關(guān)性對(duì)于光學(xué)傳感器（如生物或化學(xué)領(lǐng)域）的小型化會(huì)帶來(lái)巨大的好處。這些傳感器一般是基于感測(cè)樣本光譜的變化工作的。通常的樣本有發(fā)散光，傳播光或者熒光等。評(píng)估頻譜信息需要光柵或者濾光器。
 
這些部件尺寸很大，而且很難做得很小。如果把定向光學(xué)天線(xiàn)置于距離樣本非常近的位置，那么頻譜信息就直接存在于散射或者傳播的樣式中。這樣能夠簡(jiǎn)化頻譜分析，結(jié)果就是儀器價(jià)格上越來(lái)越低，尺寸上越來(lái)越小。”弗雷倫補(bǔ)充道。
 
在未來(lái)的科研中，科學(xué)家們計(jì)劃研究這種光學(xué)天線(xiàn)如何處理來(lái)自微小光源的光，例如量子點(diǎn)光源。此外，科學(xué)家們想探索如何利用這種光學(xué)天線(xiàn)來(lái)駕馭光。
 
“目前，這種硅天線(xiàn)是無(wú)源的，” 李佳琪說(shuō)到。“這意味著，一旦制造出來(lái)，天線(xiàn)傳播每種顏色的光的方向是固定的。然而，我們可以給天線(xiàn)一個(gè)激勵(lì)，通過(guò)調(diào)節(jié)它的光學(xué)屬性使它變?yōu)橛性刺炀�(xiàn)。通過(guò)施加某種外部激勵(lì)，我們理論上能夠讓天線(xiàn)在指定方向上傳播指定顏色的光。”

4    結(jié)語(yǔ)
 

圖 5 用電子顯微鏡攝到的納米天線(xiàn)陣列

傳統(tǒng)天線(xiàn)收集大范圍內(nèi)的遠(yuǎn)場(chǎng)能量并將它局限在小的區(qū)域，納米天線(xiàn)結(jié)合了傳統(tǒng)天線(xiàn)的特點(diǎn) 和 spp 共振增強(qiáng)效應(yīng)，可以將光頻電磁波高效耦 合到亞波長(zhǎng)尺度，在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
 
本文介紹了納米天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)、工作原理以及影響場(chǎng) 增強(qiáng)的因子，為選擇合適材料和結(jié)構(gòu)的納米天線(xiàn) 以獲得最大限度的場(chǎng)增強(qiáng)提供了理論基礎(chǔ)。隨著 科學(xué)技術(shù)向小尺度和低維空間的推進(jìn)，納米加工 技術(shù)將不斷進(jìn)步，而在其基礎(chǔ)上建立起來(lái)的一些 技術(shù)，如光刻技術(shù)、超衍射成像光譜技術(shù)等將為新 一代的光電技術(shù)發(fā)展開(kāi)創(chuàng)一個(gè)嶄新的平臺(tái)。