哈佛大学约翰·阿
保尔森工程和应用科学学院 大象形状的局部照明景观设计师
被引导的光是通过在两个模式转换器之间来回跳动来塑造的
信用:第二湾工作室/哈佛SEAS 光有很多种——有些是可见的，有些是人眼看不见的
例如，当紫外线照射到我们的眼睛时，我们的眼睛和大脑没有工具来处理它，使它看不见
但是还有另一种类型的光是看不见的，因为它从来没有到达我们的眼睛
当光线照射到某些表面时，一部分光线会粘在后面，而不是被透射或散射出去
这种光被称为近场光
今天，近场光主要用于超高分辨率显微术，被称为近场扫描光学显微镜(NSOM)
然而，近场光在粒子操纵、传感和光通信方面也有未开发的潜力
但是由于近场光不像远场光那样到达我们的眼睛，研究人员还没有开发出一个综合的工具包来利用和操纵近场
“今天，我们有很多工具和技术来设计远场光的样子，”哈佛大学约翰·阿的客座教授文森特·吉尼说
鲍尔森工程和应用科学学院(SEAS)
“我们有透镜、望远镜、棱镜和全息图
所有这些东西都使我们能够雕刻自由传播的光在空间
" 吉尼也是布鲁塞尔弗里杰大学的教授
现在，SEAS的研究人员已经开发了一种塑造近场光的系统——开启了对这种强大的、基本上未经探索的光进行前所未有的控制的大门
这项研究发表在《科学》杂志上
“多年来，我们小组已经开发了新的强大的技术，利用亚波长模式的亚表面来构造光的传播，”罗伯特·华莱士应用物理学教授、文顿·海斯电子工程高级研究员、该论文的高级作者费德里克·卡帕索说
“通过这项工作，我们展示了如何在远距离构建近场，为科学技术带来了激动人心的机遇
" 为了操纵近场光，研究人员开发了一种装置，其中限制在波导中的光在两个反射器之间来回反射
每次反弹后，它都会改变模式，这意味着它会以不同的空间模式传播
经过多次反射，这些图案叠加在一起，沿着波导产生复杂的光强分布
波导表面附近的近场光也发生变化
当近场光的所有不同图案彼此叠加时，产生特定的形状
研究人员可以通过调整反射光模式的振幅来预编程这种形状
“所有这些模式的共存可以被设计成在设备表面随意创建近场景观，”SEAS大学的研究助理、该论文的合著者马可·皮卡多说
“景观的形状是由级联光的综合特性决定的
" “这有点像音乐，”吉尼说
“你听到的音乐是许多音符或调式的叠加，这些音符或调式是由作曲家构思出来的
一个音符并不算多，但是放在一起你可以创作任何类型的音乐
当音乐在时间中运行时，我们的近场发生器在三维空间中运行，我们设备的额外有趣之处在于一个音符产生另一个音符
" 重要的是，这种成型过程是远程进行的，这意味着设备的任何部分都不会直接与近场光相互作用
这减少了干扰，这对于诸如粒子操作的应用是重要的，并且与当前局部雕刻近场的方法(例如在金属尖端和纳米粒子上发光)有很大不同
为了展示他们的设计，研究人员将近场光塑造成大象的形状
或者，更具体地说，一只大象在一条大蟒蛇的肚子里，这是对安托万·德·圣·埃克苏佩里的经典之作《小王子》中关于尺寸的戏剧的致敬
研究人员还将光线塑造成曲线、高台和直线
“这项研究为前所未有的近场光三维控制提供了一条新的途径，”卡帕索说
“这是一个令人兴奋的发现和技术发展的预兆，我期望在未来从这项工作中得到
"
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