本文摘要：近日，中国科学技术大学物理学院光学与光学工程系、光电子科学与技术安徽省重点实验室明海、王沛教授领导的微纳光学与技术研究组成员张斗国副教授，与美国马里兰大学医学院J.R.Lakowicz教授、深圳大学纳米光子学研究中心袁小聪教授、林佼博士、杜路平博士，澳大利亚LaTrobeUniversity寇珊珊博士合作，分解了液体环境中的无散射表面光波：该光波可在样品上方大约半个波长（大约300nm）范围内，紧贴着表面传输110微米，同时维持裙半径（大约2微米）恒定，即无散射传输，可以形象地比喻为一根细长扁平的”光针”（In-PlaneVirtualOpticalProbe）。

近日，中国科学技术大学物理学院光学与光学工程系、光电子科学与技术安徽省重点实验室明海、王沛教授领导的微纳光学与技术研究组成员张斗国副教授，与美国马里兰大学医学院J.R.Lakowicz教授、深圳大学纳米光子学研究中心袁小聪教授、林佼博士、杜路平博士，澳大利亚LaTrobeUniversity寇珊珊博士合作，分解了液体环境中的无散射表面光波：该光波可在样品上方大约半个波长（大约300nm）范围内，紧贴着表面传输110微米，同时维持裙半径（大约2微米）恒定，即无散射传输，可以形象地比喻为一根细长扁平的”光针”（In-PlaneVirtualOpticalProbe）。研究成果以“Diffraction-FreeBlochSurfaceWaves”为题，于5月15日在线公开发表在国际知名学术期刊ACSNano。我校博士生王茹雪和王明达联合第一作者，张斗国为通讯作者。

众所周知，散射是电磁波（包括光波）的基本特性，在波的传播过程中，纵向尺寸不会更加大，从而造成波的能量收敛在整个空间，有利于信号的传输与耦合。近年来，随着微纳加工工艺与Plasmonics学科的较慢发展，二维无散射表面光束，如PlasmonicAiryBeam,Cosine-GaussPlasmonBeam被相继构建。但这种基于金属结构Plasmonic效应的表面光波，不存在损耗大、传播距离较短的问题，特别是在红外线波段与液体环境中，因而容许了其应用于。截至目前，少见液体中无散射表面光束的报导，而液体环境是无散射光束所射击的生物光子学中微纳操纵、光学与传感等应用于所不可或缺的条件之一。

基于此，研究组明确提出并构建了基于显介质结构（由周期性多层介质薄膜构成）的无散射布洛赫表面波（Diffraction-FreeBlochSurfaceWaves），如下图右图。该光束可不存在于液体环境或空气界面。介质材料的本征损耗近大于金属，因而其传输损耗小。

介质结构表面材料为常规玻璃，在玻璃衬底上做到涉及生物、化学修饰近更容易在金属衬底，因而应用于前景将不会更加普遍。实验结果表明，传播路径上的障碍物会毁坏该表面光波的无散射传输特性，即具备自修缮功能。

鉴于上述特性，该无散射表面光波将不会在表面化学、表面物理、片上光子构建器件和光学微纳操纵、光学与传感等领域具备实际的应用于前景。该工作获得了科技部、国家自然科学基金委、安徽省杰出青年基金等项目经费的反对。涉及样品制作工艺获得了中国科学技术大学微纳研究与生产中心的仪器与技术支持。

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