今天，持續時間不到萬億分之一秒的快速激光爆發被用於一系列的應用中。這些超短激光脈衝使科學家們能夠實時觀察化學反應，對精細的生物樣本進行成像，建造精確的納米結構，併發送長距離、高比特率的光通信。但是，在可見光譜中應用超短激光脈衝必須克服一個基本的困難–紅光在玻璃等透明材料中的傳播速度比藍光快。
因此，當超短激光脈衝通過玻璃透鏡時，緊密排列的光的波長會分離，破壞光束的效用。這個色散問題已經困擾了光學研究人員幾十年了。今天，大多數解決方案涉及額外的組件卻增加了光學設備的尺寸和體積。
現在，哈佛大學約翰-A-保爾森工程與應用科學學院（SEAS）的研究人員與格拉茨理工大學合作開發出一種硅塗層，當它應用於玻璃透鏡的表面時，可以抵消色散的影響。
這項研究發表在《自然通訊》上。
具有158納米納米柱子直徑的壓縮機的掃描電子顯微鏡圖片
該研究的資深作者、SEAS的羅伯特-華萊士應用物理學教授和Vinton Hayes電子工程高級研究員Federico Capasso說：”我們的靈活方法可以在傳統的光學和光學設置中迅速實現，並適應不同的光譜區域和應用。”
超薄塗層使用精確設計的硅柱，在重新發射紅光之前短暫地捕捉和保持紅光。這種暫時的保留使移動速度較慢的藍光得以追趕上來。
“我們的塗層抵消了透明材料的色散效應，充當了紅光的減速器，並平均了每個波長的光的速度，”SEAS的博士后研究員和論文的第一作者Marcus Ossiander說。
研究人員通過將激光脈衝縮短到只有幾萬億分之一秒來測試該塗層。 納米柱狀硅塗層使用與工業半導體相同的商業光刻工具製成的，這使得快速將這些塗層應用於現有的光學元件變得容易，並擴大了飛秒激光脈衝的適用性。
“現在，任何人都可以買一個鏡頭，把塗層放在上面，然後使用這個鏡頭，而不用擔心色散問題，”Ossiander說。”這種方法可以成為反色散或非色散光學器件陣列的基礎。”