中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所微電子專用裝備研究室在局域空心光束產(chǎn)生方法研究中取得新進(jìn)展：首次提出運用光子篩產(chǎn)生局域空心光束，具有方法簡單、設(shè)計靈活、能夠產(chǎn)生極小空心光斑的特點。相關(guān)結(jié)果發(fā)表于近期的Optics and Lasers in Engineering (Opt. Laser Eng.  2016, 77:18-25)。

　　局域空心光束是指具有中心暗斑且該中心暗斑在三維空間被光場完全包圍的一類特殊光場，它像一個特殊的“密閉容器”，因此這種光場被稱為“光泡”。由于局域空心光束具有特殊的光場分布，它在生命科學(xué)和納米科技中有重要的應(yīng)用，比如激光囚禁微觀粒子、生物細(xì)胞操控、原子冷卻等，因此一直是一個研究熱點。傳統(tǒng)的產(chǎn)生局域空心光束的方法需要位相版和透鏡結(jié)合使用，若實現(xiàn)極小的暗斑就需要大數(shù)值孔徑的透鏡，而且位相版的制作也具有相當(dāng)大的難度。

　　為了尋找一種簡單有效、靈活可控且能夠產(chǎn)生極小中心暗斑的局域空心光束產(chǎn)生方法，光電所項目組提出了一種利用光子篩產(chǎn)生空心光束的方法。該光子篩結(jié)構(gòu)是一種圓周對稱結(jié)構(gòu)，分為內(nèi)環(huán)和外環(huán)，兩者在焦點處光場相互抵消，在其他區(qū)域由于失去了這種對稱性，所以兩個區(qū)域光場不會相互抵消，總體來說形成局域空心光束。光子篩作為一種新型的衍射元件，具有很強(qiáng)的聚焦能力。該項目組提出的光子篩結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生的空心光束具有微米甚至亞微米尺度的中心暗斑，而且結(jié)構(gòu)簡單實用，易于陣列化。

　　該工作得到了國家自然科學(xué)基金的支持。

光子篩結(jié)構(gòu)圖和工作原理圖

產(chǎn)生的局域空心光束光場分布