纳米光子学

纳米光子学或纳米光学，所述纳米区域学习行为和纳米级物体和光在标尺的光之间的相互作用。它是光学，光学工程，电气工程和纳米技术领域。通常涉及可以通过（但不仅限于）表面等离激元极化子传输和聚焦光的金属零件。术语纳米光学，就像光学一样，是指通常包括紫外线，可见光和近红外（300-1200 nm自由空间波长）的情况。

由于衍射极限（瑞利标准），诸如透镜和显微镜之类的普通光学组件通常无法将光聚焦到纳米（深亚波长）范围。但是，可以使用其他技术将注意力集中在光的纳米尺度上。例如，表面等离振子，围绕金属纳米级物体局部表面等离子体，近场扫描光学显微镜（NSOM）和扫描隧道显微镜是纳米级开口和锋利的尖端，以在使用。

纳米光子学研究人员正在追求从生物化学到电气工程的非常广泛的目标。下面列出了其中一些目标。

金属是将光限制在远低于其波长的有效方法。它最初用于无线电和微波工程。在那里，金属天线和波导可以比自由空间波长小数百倍。出于类似的原因，可见光可以通过纳米尺寸的金属结构（例如纳米尺寸的结构，尖端和间隙）限制在纳米尺寸内。这种效果有点类似于避雷针，在避雷针中电场集中在尖端。

该效果基本上基于以下事实：金属的介电常数是非常大的负值。在非常高的频率（等离子频率及更高频率，通常是紫外线）下，金属的介电常数不是很大，并且金属对电场集中没有用。

许多纳米光学设计看起来与常见的微波和无线电电路相似，但尺寸却缩小了1/10万以上。毕竟，无线电波，微波和可见光都是电磁辐射，只是频率不同。因此，其他部分相同，并且已经变为1 / 100,000的微波电路以100,000次的频率类似地操作。例如，对于无线电八木天线纳米光学八木天线是由研究人员在基本上相同的设计制造的。

金属平行板波导（带状线），电感和电容集总常数如所述电路元件（在频率可见光分别的值的毫微微亨利和Atofarado顺序），偶极天线的所述传输线的阻抗匹配和用于微波频率众所周知的所有技术都是纳米光子学发展的当前领域。也就是说，纳米光学和小型微波电路之间有许多非常重要的区别。例如，在光频率下，金属的行为不像理想导体，并且表现出有趣的与等离子体激元相关的效应，例如机械电感和表面等离子体激元共振。类似地，光场以与微波根本不同的方式与半导体相互作用。

当物体进行傅立叶变换时，它是由不同的空间频率组成的。高频对应于非常精细的特征和锋利的边缘。

当这种物体发出光时，具有很高空间频率的光会形成an 逝波。它仅存在于非常靠近物体的一两个波长内，并在远处消失。这是衍射极限的起点，在该极限下，当透镜形成物体时，子波长信息会模糊。

纳米光子学主要与近场e逝波有关。例如，上述超级透镜防止了the逝波的衰减并且使得能够进行更高分辨率的成像。

超材料是人造材料，旨在具有自然界中未发现的特性。这些是通过使阵列的结构远小于波长来实现的。重要的是，结构的尺寸要小（纳米）。这样，光不会从单个结构中散射出来，而是像形成均匀的连续介质一样相互作用。