Forschung & Entwicklung

3-D-gedruckte nanophotonische Linse bündelt Licht

Eine neuartige Linsenstruktur verbessert die gerichtete Lichtemission und -absorption von nanoskaligen Bauelementen wie Einzelphotonenquellen oder optische Quantenschaltkreise.

Wissenschaftler am niederländischen Forschungsinstitut AMOLF haben in Zusammenarbeit mit der kanadischen Western University und der US-amerikanischen City University of New York eine nanophotonische Linse entwickelt und hergestellt. Damit kann die Richtwirkung von Lichtemittern und -absorbern entscheidend verbessert werden. Mit einem Photonic Professional System der Firma Nanoscribe druckten die Forscher eine mikroskopisch kleine Linse auf einen nur 80 nm dünnen Draht aus Galliumarsenid, der damit als Lichtemitter eine deutlich stärker gerichtete Lichtemission erzielt. Die Kombination aus Nanodraht und Nanolinse ermöglicht eine gebündelte Lichtemission, verglichen mit einer nahezu gleichmäßigen Emission des Nanodrahts ohne Linse.

Richtungssensitive nanoskalige Emitter und Sensoren sind für viele Anwendungsfelder interessant. In dieser Arbeit nutzen die Forscher einen evolutionären Algorithmus, um eine komplexe 3-D-Geometrie zu entwickeln. Die filigransten Strukturmerkmale der Linse von etwa 200 nm sind kleiner als die Lichtwellenlänge. Somit nutzt das Linsendesign Interferenzeffekte, um eine hohe Richtwirkung zu erzielen. Nanoskalige Bauelemente mit richtungssensitiven Strukturen werden für vielfältige Anwendungen benötigt. So auch für optische Quantencomputer sowie für Solarzellen mit nanoskalig strukturierten Bereichen oder Oberflächen.

von mg

Originalveröffentlichung:

[E. Johlin, S. A. Mann, S. Kasture, A. F. Koenderink, E. C. Garnett, Broadband highly directive 3D nanophotonic lenses, Nat. Commun. 9 (2018), DOI: 10.1038/s41467-018-07104-1]

www.nanoscribe.de

www.uwo.ca

www2.cuny.edu

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