空心光笼：禁锢于栅栏之后的光

摘要： 光波导是集成平面光子电路的核心元件，它彻底改变了从电信、医学、环境科学到光生成等多个光子学领域。然而，实心芯层的使用限制了在低介电常数介质（如气体或液体）中需要强光-物质相互作用的应用，这引发了对空心芯波导的极大兴趣。在此，我们提出了一种芯片级空心芯光笼的概念，该光笼由围绕中央空心芯的自由站立圆柱形介电柱阵列构成，采用三维纳米打印技术实现。该光笼通过反谐振引导效应工作，并展现出卓越特性：(1) 在紫外、可见和近红外光谱范围内，能在"准空气"中实现超过一厘米距离的无衍射传播；(2) 通过介电柱间开放空间可直接侧向接触空心芯，使气体扩散时间至少缩短10^4倍；(3) 空心部分承载极高比例的模式?。?gt;99.9%）。凭借这些特性，该光笼能突破现有平面空心芯波导技术的局限，为量子技术、超快光谱学、生物分析、声光器件、光流控和非线性光学等领域开创前所未有的芯片级应用前景。