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【创新点】
在于提出了一种通过实时近场成像提供直接反馈的技术，实现了对纳米光子近场的动态控制和操纵。【研究背景与重要性】
在纳米尺度上塑造和控制电磁场是实现高效、紧凑设备的关键，这些设备在光学通信、传感、计量学等领域有着广泛应用。实时反馈对于主动控制光具有显著优势，可以补偿不断变化的实验条件和设备缺陷。然而，传统的扫描近场显微镜由于其本质上的慢速，无法提供实时反馈。本文提出的技术通过实时近场成像实现了对纳米光子近场的直接反馈控制。【实验方法与结果】
研究者们使用了一个相位型空间光调制器（SLM）来控制纳米光子模式。通过在金属层的傅里叶平面上放置SLM，研究者们在金-空气界面上生成了纳米光子图案。利用一个140飞秒脉冲、圆偏振的激光束，波长为1030纳米，通过SLM形成环形光束，该光束撞击刻在金属层上的耦合光栅。通过调整SLM上存储的径向对称、径向相位上升的相位掩模，可以在SLM的傅里叶变换平面上生成具有特定相位分布的光束，进而控制表面等离子体激元（SPPs）的生成。文章展示了如何通过改变SLM上的相位图案来实现对纳米尺度SPP焦点位置的精确控制，实现了在几微米范围内对焦点位置的精确移动。此外，文章还展示了如何通过在SLM上叠加相移的相位图案来创建和操纵多个焦点。通过施加径向相位梯度，能够控制近场模式的角动量，实现了不同近场模式之间的动态切换。这项技术可应用于光学镊子中捕获和操纵纳米粒子、光子集成电路中均匀输入不同波导以及控制光子电路中集成发射器的激发中。此外，该技术还可用于纠正和补偿制造过程中或光束路径中的散射体引起的缺陷和相位紊乱，从而实现复杂波函数的精确生成。![]()
图1：实验装置。通过空间光调制器（SLM）生成和控制表面等离子体激元（SPPs），并展示了激光束的相位调制过程。
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图2：在纳米尺度上控制等离子体焦点的位置。
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图4：通过施加额外的方位相位梯度来控制近场的角动量。
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图5：使用实时近场显微镜纠正受结构缺陷影响的光子模式。
J.
Kher-Aldeen, K. Cohen, S. Lotan, K. Frischwasser, B. Gjonaj, S. Tsesses, and G.
Bartal, "Dynamic control and manipulation of near-fields using direct
feedback," Light Sci Appl 13(1), 298 (2024).
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