简单的硅涂层解决了长期存在的光学挑战

持续时间不到万亿分之一秒的快速激光脉冲被用于当今一系列应用中。这些超短激光脉冲使科学家们能够实时观察化学反应，对精细的生物样本进行成像，构建精确的纳米结构，并发送长距离、高比特率的光通信。

但是，任何在可见光谱中应用超短激光脉冲都必须克服一个基本困难——红光通过玻璃等透明材料的速度比蓝光快。因此，当超短激光脉冲通过玻璃透镜时，紧密聚集的光波长分开，破坏了光束的实用性。

几十年来，这种色散问题一直困扰着光学研究人员，如今大多数解决方案都涉及增加光学设备尺寸和体积的附加组件。

现在，哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院 (SEAS) 的研究人员开发出一种硅涂层，当应用于玻璃镜片表面时，可以抵消色散的影响。该研究发表在《自然通讯》上。

“我们的灵活方法可以在传统的光学和光学装置中快速实施，并适用于不同的光谱区域和应用，” 该研究的作者，SEAS应用物理学教授兼文顿海耶斯电气工程高级研究员Federico Capasso说。

超薄涂层使用精确设计的硅柱，在重新发射之前短暂捕获并保持红光。这种临时保持允许移动较慢的蓝光赶上。

带有超薄涂层硅柱的电子显微镜图像

SEAS博士后研究员、该论文的第一作者Marcus Ossiander说：“我们的涂层抵消了透明材料的色散效应，充当红光的减速带，并平均每个波长的光速。”

研究人员通过将激光脉冲缩短到几千万亿分之一秒来测试涂层。纳米柱硅涂层是使用与工业半导体相同的商业光刻工具制成的，可以轻松地将这些涂层快速应用于现有的光学组件，并扩展飞秒激光脉冲的适用性。

奥西安德（Ossiander）说：“现在，任何人都可以购买镜片，涂上涂层并使用镜片，而无需担心色散，这种方法可以成为一系列抗色散或非色散光学器件的基础。”

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