艾里光束具有無衍射、自加速、自愈合等極具吸引力的特性。近年來，艾里光束在光力操縱、光學顯微和光互聯等領域展現出了巨大的應用潛力，得到了研究人員的廣泛關注。傳統的艾里光束產生方法與基于平面光學的艾里光束產生方法，均需要讓空間光通過光學元件，這使得光路變得冗長，且需要將光學元件沿光軸方向精密地對準。
武漢光電國家研究中心光電子器件與集成功能實驗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生方法。課題組將全息技術相關概念引入集成光子學，通過將硅波導中的導波與需要產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生艾里光束的物理模型。考慮到橫電基模在條形波導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計淺刻蝕光柵，可以將導波散射為具有艾里光束波前分布的空間光。研究發現，通過在條形波導上引入20 μm×20 μm的全息光柵，在1490-1570 nm波長范圍內可產生高質量的艾里光束，所產生的艾里光束具有寬帶自彎曲特性。此外，這一設計具有發射艾里光的質量對光柵刻蝕深度誤差不敏感的優勢。這一研究為艾里光束等特種光束的產生提供了一種緊湊、穩定的方案。
近日，研究成果以“Compact broadband silicon-integrated Airy beam emitter”為題，發表在期刊《光學快報》（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射器示意圖
圖2.艾里光束發射器的寬帶性能。(a)不同波長、不同傳輸距離時產生的艾里光束的電場強度分布；(b, c)不同波長下艾里光束的電場強度峰值x、y坐標隨傳輸距離的變化。
