利用三维飞秒激光光刻技术制备纳米晶体结构

　　材料本身的光学性质不仅取决于其化学性质，还取决于其亚波长结构。由此而来的诸如光子晶体和超材料等，拓展了人们对于光学结构和光学材料的认识，展现出不同于自然材料的新奇现象和功能。然而，在过去的研究中，光学晶体的纳米结构集中于材料的二维表面。这是因为应力诱导的裂纹形成和传播使得高精度的三维体积加工具有极大难度。因而，现阶段很少有技术能够可靠地将光学晶体纳米结构超出二维表面，拓展到三维。

　　近日，来自意大利光子学与纳米技术研究所的Airán Ródenas及其同事报道了一种新的加工手段。与普遍的方法不同，他们提出晶体的内部化学反应性（由其湿蚀刻速率给出）可以在纳米尺度上进行局部操控，并且可以通过多光子3D激光写入（3DLW）形成致密的纳米孔晶格。在许多光学器件中广泛使用的关键晶体（如钇铝石榴石（YAG）和蓝宝石）中，可以在100nm水平上产生具有任意特征尺寸的厘米长的空孔晶格而没有脆性断裂。这使得在晶体内设计和制造具有亚波长结构的纳米光子元件成为可能。为展示该技术的潜力，研究团队在钇铝石榴石和蓝宝石中的毫米长纳米孔中制造了亚波长衍射光栅和纳米结构光波导。该方法提供了将二维纳米光子学概念拓展到三维结构中的有效途径，从而有望应用于固态激光器或晶体内的新型微谐振器等，也为超强可变形激光纳米纤维的发展打开了新的大门。