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纳米光学的原理与应用一、引言纳米光学是研究纳米尺度下的光与物质相互作用的一个跨学科领域。
随着纳米技术的不断发展和进步，纳米光学在各个领域都展现出了巨大的应用潜力。
本文将介绍纳米光学的基本原理以及它在生物医学、信息技术和能源领域的应用。
二、纳米光学的原理1.纳米结构的光学特性•表面等离子共振：纳米材料表面存在的集体振动模式，可以引起强烈的光场增强效应。
•表面等离子共振的调控：通过控制纳米结构的尺寸、形状和材料，可以调节等离子共振的频率和强度。
•局域场增强效应：纳米结构可以产生局域电场增强效应，增强与纳米结构相互作用的物质的荧光强度。
2.纳米结构的制备方法•模板法：利用模板介导的方法，在模板孔道中沉积材料，形成具有纳米结构的材料。
•溶液法：通过化学反应，在溶液中形成纳米结构的材料。
•自组装法：利用物质的自组装性质，在固体表面或液体中自发形成纳米结构。
三、纳米光学在生物医学中的应用1.生物传感器•纳米光学材料可以作为生物传感器的基础，通过表面等离子共振效应实现对生物分子的高灵敏检测。
•纳米结构的局域场增强效应可以增强生物分子的荧光信号，提高生物传感器的检测灵敏度。
2.光热治疗•纳米光学材料具有优异的光热转换效率，可以被用于癌症治疗中的光热治疗。
•通过调控纳米结构的表面等离子共振频率，可以使纳米光学材料对特定波长的激光吸收最大化。
四、纳米光学在信息技术中的应用1.纳米光子晶体•纳米光子晶体可以实现光在微纳尺度上的完全控制，用于光子学芯片的制备。
•纳米光子晶体具有较高的折射率差，可以实现高密度的光被动器件。
2.纳米光学存储•纳米光学存储是一种基于纳米结构的数据存储技术，具有高容量和超快读写速度的优点。
•通过调控纳米结构的等离子共振效应，可以实现对光的编码和解码。
五、纳米光学在能源领域中的应用1.太阳能电池•纳米光学材料可以实现太阳能电池的高效率光捕获和光电转换。
•通过调控纳米结构的光学性质，可以实现光在太阳能电池中的高效传输。
微纳结构材料的研究与应用随着科技的不断进步和发展，我们逐渐拥有了更多更先进的材料。
而微纳结构材料便是其中之一。
微纳结构材料指的是具有微米或者纳米尺度结构特征的材料。
由于微纳尺度的特殊性质，这些材料具有很强的韧性和强度，并且其在光学、磁学等方面也具有很高的性能。
因此，微纳结构材料的研究与应用已经成为了科技领域的热点之一。
一、微纳结构材料的概念与发展微纳结构材料的产生，是随着先进加工技术的发展而逐渐成熟的。
而离子束刻蚀、胶体晶体、化学气相沉积、溶胶凝胶和分子束外延等技术的出现，则为微纳结构材料的制备提供了技术保障。
同时，计算机辅助设计和模拟技术的不断提高，也为材料的设计和优化提供了便捷方法。
二、微纳结构材料的研究方向微纳结构材料的应用广泛，不仅可以用于电子、光电、化学、化工等领域，也可以用于生物医药、环保工业等方面。
其中，有几个特别重要的研究方向，如下：1.微纳电子材料微纳电子材料指的就是在电子领域中使用的微纳结构材料。
由于其微米级结构，使得其具有极好的电学性能，可以用于半导体器件中。
目前，大部分芯片都在采用微纳电子材料。
2.微纳光学材料微纳光学材料指的是能够控制和调节光学器件性质的微纳结构材料。
这些材料具有非常好的光学性能，可用于制作光量子器件、光学显示器和柔性显示屏等产品。
3.微纳纳米材料微纳纳米材料是由一些单个原子，或者是分子组成的一种材料。
由于这种材料具有非常微小的尺寸，使得其在材料学中有着非常重要的地位，因为其被赋予了一些特有的现象，在光学，磁性以及化学等方面也具有非常重要的应用。
三、微纳结构材料的应用随着科技的不断进步，微纳结构材料的应用也越来越广泛。
具体的应用表现在以下几个方面：1.电子领域微纳结构材料可以用于制作半导体器件，例如：芯片、电容电路、晶体管等。
这些器件已经广泛应用于电子产品中。
2.光电领域微纳结构材料制作的光电器件具有非常好的光学性能，可以用于制作光量子器件、光学显示器和柔性显示屏等产品。
微纳光学的应用
微纳光学是一种新兴的技术，它利用微米和纳米级别的结构来控制光的传播和交互。
这种技术在许多领域都有广泛的应用，包括光通信、生物医学、纳米电子学和太阳能电池等。
本文将介绍微纳光学的应用。
微纳光学在光通信领域有着广泛的应用。
光通信是一种高速、高带宽的通信方式，它利用光信号传输数据。
微纳光学技术可以用来制造高效的光纤耦合器、光栅和微型光学器件，这些器件可以提高光通信系统的传输效率和可靠性。
微纳光学在生物医学领域也有着重要的应用。
生物医学研究需要对细胞和分子进行高分辨率的成像和检测。
微纳光学技术可以制造出高分辨率的显微镜和光学探针，这些器件可以用来观察细胞和分子的结构和功能，从而帮助科学家研究生物学和医学问题。
微纳光学还可以应用于纳米电子学领域。
纳米电子学是一种新兴的电子学领域，它利用纳米级别的结构来制造电子器件。
微纳光学技术可以用来制造出高效的纳米光电器件，这些器件可以用来控制和检测电子的行为，从而提高电子器件的性能和可靠性。
微纳光学还可以应用于太阳能电池领域。
太阳能电池是一种利用太阳能转换成电能的器件。
微纳光学技术可以用来制造出高效的太阳能电池，这些电池可以利用微米和纳米级别的结构来控制光的传播
和吸收，从而提高太阳能电池的转换效率。
微纳光学技术在许多领域都有着广泛的应用。
随着技术的不断发展，微纳光学将会在更多的领域发挥重要作用，为人类带来更多的福利。
微纳光学和纳米光学的研究及其应用前景微纳光学和纳米光学是在微观和纳米尺度下研究光学现象和光学器件的领域。
随着现代科技的发展和人们对科技应用的需求，微纳光学和纳米光学领域的研究受到越来越多的关注，其研究和应用前景也十分广阔。
一、微纳光学和纳米光学的研究微纳光学和纳米光学的研究主要围绕着微观和纳米尺度下的光学现象和光学器件展开。
在微纳尺度下，材料的光学性质和大尺度下有很大不同，对于研究和制造新型光学器件具有重要的意义。
例如，微纳米尺度下的局域场增强效应成为了纳米光学研究中的重点领域之一。
这种局域场增强效应可以增强光与材料的相互作用，提高光的灵敏度和增强光的信号。
局域场增强效应在光学传感器、表面增强拉曼光谱等领域具有应用前景。
另外，微纳结构的优异光学性质使其在光电器件领域具有广泛的应用前景。
如利用微纳管道结构的吸波性能，可以在太阳电池中制造高效率的光伏元件；利用微纳孔洞结构的高透过率和较低反射率，可以制造高透过率的光学衬底。
二、微纳光学和纳米光学的应用前景微纳光学和纳米光学具有广泛的应用前景，已经在生物医学、能源、照明、信息技术等领域得到了广泛的应用。
以下针对其中几个领域进行简要介绍。
1、生物医学微纳米光学技术在生物医学领域的应用也越来越广泛。
例如，利用表面增强拉曼光谱（SERS）技术可以进行药物分子的结构分析，帮助药物的研制和配制。
还可以将SERS技术用于癌细胞检测，提高检测的准确率。
另外，光纤检测技术可用于神经生物学的研究。
2、能源微纳光学和纳米光学的应用也涉及到能源领域。
如利用纳米结构提高太阳能电池的效率，开发新型的太阳能电池；同时利用纳米结构组成的光子晶体来改善LED的效率和光衰；利用纳米材料可实现电解水产氢、电池优化等地能源转换应用。
3、照明新型照明技术在现代社会中得到了越来越广泛的应用，而微纳光学和纳米光学也有重要的地位。
研究人员可以采用纳米结构来调控光的波长和方向、提高光的亮度和均匀度，从而实现更加高效、节能的照明系统。
微纳光学：什么是微纳光学？一、简介微纳光学是光学科学的一个重要领域，它主要研究微小尺寸下光的传输、操控和应用。
微纳光学所研究的对象可以是纳米级别的光学元件，例如纳米结构、量子点等等，也可以是微型光学器件，例如光纤、波导等等。
在微纳光学领域，人们利用微纳结构的光学性能制造出高分辨率的显微镜、高效率的光学存储器、高灵敏度的光电传感器等等，这些器件在生物医学、信息技术、光纤通信等领域都有广泛应用。
二、微纳光学的原理微纳光学的研究主要基于光的波粒二象性、光的相干性和传输特性，可以利用微纳结构改变光的传播方向、波长和极化状态，从而实现光的操控和运输。
微纳光学的基本原理包括以下几个方面：1. 纳米结构对光的精细调控纳米结构的制备与设计是实现微纳光学的重要手段，纳米结构可以精细控制光的位置、波长、方向和偏振方向等。
特别地，一些新型纳米结构，例如表面等离子体共振结构、光子晶体和金属纳米结构等，具有极强的电磁场增强效应，可以将光场增强至数千倍，实现微纳光学的超强场强效应。
2. 光的波动性微纳光学中的光学元件尺寸和光波长相当，因此光的波动性将会表现出一些奇特的现象。
例如，在金属纳米结构中，光的电磁场在纳米结构表面受到局部增强，这种电磁场效应称为表面等离子体共振（SPR）。
当入射光的波长和特定的纳米结构大小匹配时，SPR现象会被激发出来，产生局部的强电磁场，增强光与物质的相互作用，这为生物医学、光化学等领域应用提供了新思路。
3. 光的相干性和相位光的相干性和相位是微纳光学中实现光的干涉、衍射和成像的关键因素。
例如，在建立光学存储器时，需要光的干涉效应和波导中的衍射现象来控制光的传输和处理。
微纳光学器件的制造和优化需要对这些基本光学现象的深入理解。
三、微纳光学的应用微纳光学在生物医学、信息技术、光通信等领域有广泛应用，一些微纳光学应用的例子如下：1. 显微镜利用微纳结构可以制造出高分辨率的显微镜。
例如在“全息显微镜”中，利用光的干涉和衍射性质，将样品与参考光想叠加，得到类似于8字形的干涉纹，从而实现屏幕上样品的三维显微成像，可以将细小物体的结构和组织细节展现清晰。
微纳加工技术在光学器件制造中的应用研究导语：光学器件是现代科技中不可或缺的一部分，广泛应用于通信、医疗、能源等众多领域。
随着科技的发展，微纳加工技术在光学器件制造中扮演着越来越重要的角色。
本文将探讨微纳加工技术在光学器件制造中的应用，并对其发展趋势进行展望。
一、微纳加工技术概述微纳加工技术是指利用先进的加工设备和技术手段对微米级和纳米级尺寸的物体进行加工和制造的一种技术。
它包括光刻、电子束曝光、离子束刻蚀、激光加工等多种加工方法。
微纳加工技术的出现，将光学器件的制造从传统的机械加工转变为一种精细和高效的纳米级加工过程，为光学器件的制造和研究提供了重要的手段和方法。
二、微纳加工技术在光学器件制造中的应用1. 光纤传感器光纤传感器是一种能够通过光线来检测和测量物理量的器件。
微纳加工技术可以用于制造光纤传感器中的微扁平化结构和微力传感器。
通过对光纤表面的微纳结构进行加工，可以提高光的耦合效率，增强传感器对环境变化的响应能力，大幅提高光纤传感器的灵敏度和精确度。
2. 纳米光栅纳米光栅是一种具有周期性结构的光学元件，具有优良的光学性能。
微纳加工技术可以用于制造纳米光栅中的微米级凹槽和纳米级结构。
通过精确控制加工参数，可以实现光栅的高精度制造，提高光栅的光学性能，为光学应用提供更加稳定和高效的解决方案。
3. 光学存储器件光学存储器件是一种能够将信息以光信号的形式存储和读取的器件。
微纳加工技术可以用于制造光学存储器件中的微米级光栅和纳米级介质颗粒。
通过精细的加工工艺和控制技术，可以在光存储介质上制造高密度和高精度的信息存储结构，大大提高存储器件的容量和速度。
4. 激光加工工具激光加工是一种高能量激光束对工件进行加工和切割的技术。
微纳加工技术可以用于制造激光加工工具中的微槽和微透镜。
通过对工具表面进行微纳加工，可以增加激光束的聚焦能力和加工精度，提高激光加工的效率和质量。
三、微纳加工技术在光学器件制造中的发展趋势1. 高精度加工随着科技的进步，对光学器件加工精度的要求越来越高。
微纳结构光学及应用微纳结构光学是研究和应用微米和纳米尺度下的光学现象和效应的一门学科。
在微纳尺度下的物质结构可以调控光的传播和相互作用方式，从而实现对光的操控和控制，具有广泛的应用前景。
本文将介绍微纳结构光学的基本原理和常见应用。
微纳结构光学的基本原理是通过在纳米尺度上精确设计和制备结构，控制光的传播、吸收、散射和透射等现象。
这种控制是通过定向控制结构尺寸、周期和形状来实现的。
根据不同的设计和制备方法，结构可以是周期性的光栅、等离子体共振器、纳米颗粒等。
1.光学通信：微纳结构光学可以用于光纤通信中的功率和波长调制，以及光波导中的光模式调控，提高光信号的传输速率和可靠性。
2.光信息处理：微纳结构光学可以用于设计和制造高效的光学器件，如光学逻辑门、光限幅器和光时钟等，用于光量子计算和光信息处理。
3.太阳能转换：微纳结构光学可以增强太阳电池中的光吸收率，降低材料的反射损耗，提高太阳能的转换效率。
4.生物传感：微纳结构光学可以用于生物传感器中的光信号放大和检测，实现对生物分子的高灵敏度和高选择性检测。
5.显示技术：微纳结构光学可以用于制造高分辨率和高亮度的显微镜、投影仪和液晶显示器等。
值得一提的是，微纳结构光学还有一些特殊的应用，如模拟光学和超材料。
模拟光学是通过微纳结构光学器件模拟出光的量子行为，实现对量子力学中一些经典问题的探索。
超材料是一种人工制造的具有特殊光学性质的材料，可以实现对光的反向折射、聚焦和透明等效应，有很高的研究和应用价值。
总之，微纳结构光学是一门基于微纳尺度结构的光学学科，通过精确设计和制备结构，实现对光的传播和相互作用的控制。
其应用包括光学通信、光信息处理、太阳能转换、生物传感和显示技术等。
未来，随着微纳技术的不断发展和改进，微纳结构光学将在更多领域展示其巨大潜力。
微纳光学在光电子学中的应用光学一直被视为一门很难掌握的学科，然而，在过去的几十年中，光学领域不断向前发展，出现了许多新的光学应用，其中微纳光学是一个非常有前途的领域。
它通过利用微米和纳米尺度的光学学理来解决传统光学难以解决的问题。
本文将介绍微纳光学在光电子学中的应用。
一、微纳光学概述微纳光学是一种研究微米或纳米尺度下光学现象的新兴学科，它不仅把光学和微纳技术有机结合起来，而且涉及了物理学、材料科学、电子工程、生物医药等多个学科。
目前，随着微纳技术的发展，微纳光学已经成为研究纳米结构与器件光学性质、制备纳米光子晶体的重要手段。
微纳光学涉及到多种特殊现象，比如表面等离子共振现象、光子晶体模式等，这些现象能够使得光在微纳尺度下有很好的聚合和控制，从而能够在微纳尺度下完成很多特殊的光学操作。
利用微纳尺度下的光学现象，光在物质内部产生的散射和吸收现象都能够相当明显地表现出来，这为人们研究材料光学性质、制备各种光学器件以及设计光电子元器件提供了广阔的空间。
二、1. 激光精细加工技术激光精细加工技术是光电子学中的一项重要应用领域，可以应用于微纳制造、集成光子芯片等领域。
在微纳加工中，激光分光、激光光刻、激光切割等加工技术都是非常常见的。
激光进行微米、纳米级别的雕刻加工时，微纳光学的优点就得到了很好的体现。
比如，可以通过微纳加工制作出精细的光传导通道、光滤波器、光场调制器等光学元件。
2. 可穿戴设备近年来，可穿戴设备成为了光电子学的一个巨大市场。
一些智能眼镜、手表、耳机等产品早已广泛进入日常生活中。
与传统的电子设备不同，可穿戴设备的发展离不开微纳技术和微纳光学技术。
利用微纳光学技术，可以制备出非常小巧、轻便的光学元件，例如超小型LED、弱光检测器、微型激光器等，这些元件都非常适合用于可穿戴设备中。
3. 光电调制器光电调制器是一种向波导传输信号并对该信号进行调制的设备，不仅可以用于数据通信、信号分析等领域，在雷达、激光等领域中也有着广泛的应用。
微纳光学元件微纳光学元件是指在微纳米尺度下制备的光学元件，其物理尺寸与波长相当或小于波长。
由于微纳米尺度下的光学元件具有精细的结构和独特的光学性能，因此它们在纳米光学、纳米电子学、生物医学、光子学和量子信息等领域都有着广泛的应用。
本文将介绍微纳光学元件的种类、制备方法和应用领域。
1.微型透镜微型透镜是一种具有微观尺度的透镜。
在微型透镜中，光线沿着一个由两个球形凸面镜构成的小光学系统进行聚焦。
微型透镜可以用于大规模的太阳能电池板、荧光探针和微小的成像器件中。
2.表面等离子体共振元件表面等离子体共振元件（SPR）是由金属和介电质组成的结构，在金属表面激发出介电质与金属相互作用而形成的等离子体振荡。
SPR可以用于生物传感和化学传感器，便携式光谱仪和科学研究中。
3.纳米图案化二维材料纳米图案化二维材料是通过纳米图案化技术在二维材料表面形成的纳米图案阵列。
这些阵列可以用于各种应用，如有机太阳能电池、晶体管和量子点发光二极管等。
4.纳米光阀门纳米光阀门可以在纳米尺度下控制光的传输。
这种阀门利用有机材料在受激电荷转移时的光响应和半导体的光学和电学特性制成。
纳米光阀门可以用于光开关和光电子学器件中。
5.量子点量子点是一种极小的材料，其长度为纳米级别。
由于量子点的尺寸非常小，因此它们的行为在经典物理学和量子力学之间。
量子点已被证明在计算机处理、太阳能电池板、生物传感和医学成像等领域中具有应用潜力。
1.电子束光刻电子束光刻是一种制备微纳米结构的先进技术，利用电子束在光刻胶层和光学材料表面刻蚀微纳米结构。
该技术相对于其他光刻技术具有更高的分辨率和更好的控制能力。
2.激光直写3.纳米压印纳米压印技术是一种将微纳米尺度的结构转移至各种材料表面的方法。
该技术利用硅基底上制作的微纳米结构进行压印，从而制造出具有高分辨率和复杂形状的微纳米结构。
4.分子束外延分子束外延是一种利用分子束在晶体表面上生长高质量微纳米结构的方法。
通过控制分子束的数量和速度，可以精确地控制微纳米结构的形成和生长过程。
南大基于微纳结构的光热转换材料及其应用全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：光热转换材料是一种能够将光能转换为热能的材料，具有广泛的应用前景。
南大在微纳结构材料领域取得了一系列重要突破，利用微纳结构设计新型光热转换材料，通过提高材料的吸收、传导和转换效率，实现了高效的光热转换性能。
本文将介绍南大基于微纳结构的光热转换材料及其应用。
一、微纳结构的优势微纳结构是指在微观尺度上具有特定形状和尺寸的结构，具有独特的光学、热学和电学性能。
相比传统均匀材料，微纳结构材料具有以下优势：1. 提高光吸收率：微纳结构可以通过构建表面等离子体激元共振，增强材料对特定波长光的吸收，提高光吸收率。
2. 增强光热转换效率：微纳结构设计可以实现光热转换过程的局域化，使得光能更有效地转化为热能。
3. 控制热传导：通过设计微纳结构的形状和尺寸，可以有效控制材料的热传导性能，提高光热转换效率。
4. 实现多功能性能：微纳结构材料可以实现多功能性能，如光电、光热和光学等，具有广泛的应用前景。
二、基于微纳结构的光热转换材料南大团队基于微纳结构设计了一系列高效的光热转换材料，具有优异的光热转换性能和稳定的工作性能。
这些材料主要包括以下几类：1. 纳米结构吸收膜：通过纳米结构设计，实现材料对可见光和红外光的吸收，提高光热转换效率。
3. 纳米孔阵列发射膜：通过纳米孔阵列设计，实现材料的光热转换和热发射，应用于太阳能热发电系统。
4. 纳米颗粒光催化剂：利用纳米颗粒结构设计，实现光催化氧化反应，实现光热转换和催化效应的结合。
这些基于微纳结构设计的光热转换材料在太阳能利用、热电转换、光催化和激光加工等领域具有重要的应用价值。
三、应用案例2. 热电转换器件：利用纳米线热电材料实现光热和热电效应的协同作用，开发高效的光热电转换器件，应用于废热利用和能源收集。
这些应用案例表明，基于微纳结构的光热转换材料具有广阔的应用前景和市场潜力，将为能源利用和环境保护领域带来重要的技术创新和经济效益。
1引言微纳光学主要指微纳米尺度的光学效应，以及利用微纳米尺度的光学效应开发出的光学器件、系统及装置。
微纳光学不仅是光电子产业的重要发展方向之一，也是目前光学领域的前沿研究方向。
微纳光学的发展是由大规模集成电路工艺水平的进步所推动的。
早在20世纪50年代，德国著名教授A.W.Lohmann [1]就考虑到利用光栅的整体相移技术对光场相位编码，以实现对光波的人工控制。
1964年夏季，A.W.Lohmann 教授指导大学生Byron ，利用IBM 当时先进的制版设备演示了世界上第一张计算机全息图。
随后的衍射光学进展都可以看作是人为地控制或改变光的波前，从这个意义上说，这个工作具有革命性的意义。
随着半导体工艺技术的进步，微米尺度的任意线宽都可以加工出来。
由此，达曼提出一种新型的微光学分束器件，后人叫做达曼光栅[2]。
达曼光栅通过任意线宽的二值相位调制，将一束激光分成多束等强度的激光。
其制作充分利用了微电子工艺技术，是一个典型的微光学器件[3]。
达曼光栅一般能产生一维或者二维矩阵的光强分布。
周常河等[4]提出了圆环达曼光栅，也就是不同半径的圆孔相位调制，实现多级等光强的圆环分布。
我们知道，圆孔的傅里叶变换是贝塞尔函数，而矩形的傅里叶变换是SINC 函数，因此，虽然达曼光栅和圆环达曼光栅的物理本质一样，但是其数学处理却不相同[5]。
随着制造技术水平的进步，出现了一些纳米光学领域的新概念：光子晶体（Photonic Crystal ）[6]、表面微纳光学结构及应用Micro-&Nano-Optical Structures and Applications摘要简短回顾微纳光学的几个重要研究方向，包括光子晶体、表面等离子体光学、奇异材料、负折射、隐身以及亚波长光栅等。
微纳光学不仅成为当前科学的热点研究领域，更重要的是，微纳光学是新型光电子产业的发展方向，在光通信、光存储、激光核聚变工程、激光武器、太阳能利用、半导体激光、光学防伪技术等诸多领域，起到了不可替代的作用。
关键词微纳光学；纳米制造；微纳光学产业Abstract Important areas of micro -and nano -optics are introduced,which include photonics crystal,plasmonics,metamaterials,negative -index materials,cloaking,subwavelength gratings and others.Micro -and nano -optics is not only the hot subject of the current scientific research,and moreimportantly,it reflects the new direction of the optoelectronics industry,which will be widely used inoptical communications,optical storage,laser fusion facility,laser weapon,utilization of solar energy,semiconductor laser,optical anti-faking and others areas.Key words micro-&nano-optics;nanofabrication;micro-&nano-optical industry中图分类号TN25doi ：10.3788/LOP20094610.0022等离子体光学（Plasmonics）[7]以及奇异材料（Metamaterials）[8]。
当然，纳米天线（Nano Attena）[9]、硅基光子学[10]、量子点激光器[11]等，都吸引了大量的研究者，进行了非常深入的研究。
1）光子晶体最早由S.John[12]和Eli Yabonovitsch[13]在1987年提出。
随后，掀起了光子晶体研究的热潮。
光子晶体光纤进入了实际应用，特别是在飞秒激光的照射下能产生超连续谱，这个工作对于光学频率梳的发展起到了积极的作用[14]，使得光学频率梳技术随后获得了2005年度诺贝尔奖物理学奖[15]。
目前，光子晶体走向实用所面临的最主要的问题还是制造问题。
如何做出实用的三维结构光子晶体，仍然面临巨大的挑战。
经过多年的充分研究，人们逐步把研究热点从光子晶体转移到了奇异材料、表面等离子体光学上。
2）奇异材料也是纳米光学领域一个研究热点[8]。
奇异材料一般指人工材料，自然界中并不存在。
奇异材料吸引人们注意力的一个方面，就是负折射率。
用负折射率的奇异材料可以做出超透镜，它可以远小于光的波长而成像，这有可能在纳米成像、纳米光刻中应用。
隐身，也许是奇异材料令人激动的应用之一。
但直到目前为止，光波领域的负折射实验报道并不能满足实际需求，仍然是以基础研究为主，包括最近报道的硅纳米结构隐身实验结果[16]。
3）表面等离子体光学最近引起人们的注意力和T.W.Ebbesen等[17]于1998年在Nature上发表的一篇论文有关，这篇论文报道了光通过金属小孔的反常透射现象。
现在，人们对于表面等离子体光学正在进行深入研究。
例如，利用表面等离子体效应可以实现半导体激光的整形等[18]。
最近报道的金属光栅具有光谱选择性等[19,20]，使其更具有实用前景。
如果从光栅的角度来看，周期性结构的光学特性也可以从光栅理论解释[21]。
目前已经发展了多种光栅理论，可对不同的光栅进行研究。
广泛使用的是傅里叶模方法，包括严格耦合波方法。
严格耦合波方法可以得到多种光栅的数值解，但是并不能给出光栅内部的物理解析公式。
对于深刻蚀亚波长石英光栅的情况，最近认识到简化模式方法可以提供清晰的物理解释。
模式方法是1981年左右由I.C.Botten等[22]提出的，但模式方法一直没有引起太多的注意。
直到2005年A.V.Tischenko[23]和Tina[24]等的工作，清晰地显示了模式方法的优点。
随后，周常河课题组[25]在深刻蚀石英光栅用做波分复用器件的基础上，利用简化模式方法开展了一系列的工作,解释了深刻蚀石英光栅的内在物理过程[26~32]，给出入射光在亚波长光栅区域激发模式的清晰物理图像，这是严格耦合波方法所无法提供的。
深刻蚀石英光栅具有衍射效率高、热稳定性好、激光破坏阈值高等优点，在高能激光、光通信波分复用器件、飞秒激光压缩器[33]、光谱仪等领域，具有广泛的应用前景。
大规模集成电路制造技术的快速进步，不断突破65，45，32nm等制造线宽的节点，已经实现了32nm 光刻机的商品化，预计2011年将推出22nm的光刻机。
分辨率增强技术（Resolution Enhancement Technology,RET）是提高光刻分辨率的关键技术[34]，其中相移掩模技术是提高分辨率的有效手段之一，也包括离轴照明、调制相移、双次曝光或者双模板等技术[35]。
光学技术能够在32nm节点中使用，甚至也有可能用于小于10nm特征线宽。
不断进步的半导体工艺制造能力，不仅是微纳光学的强劲推动力，也将推动微光机械、表面等离子体光学、纳米天线、奇异材料等纳米光学的全面进步与发展，使纳米光学蓬勃发展。
2微纳光学结构及应用2.1微纳光学的结构微纳光学结构技术是指通过在材料中引入微纳光学结构，实现新型光学功能器件。
光子晶体就是规律性的三维微结构，其周期远小于波长，形成光子禁带，通过引入局部缺陷，控制光的传播与分束。
但光子晶体三维周期性结构的制造一直面临极大的挑战。
光栅可以看作是一维或者二维的光子晶体，但其设计和解释并不用复杂的光子晶体理论，光栅理论已经可以解释光栅的衍射行为。
光栅是传统的光学器件，其制造和加工是可行的。
传统镀膜技术加工的多层膜结构可以看作是垂直方向的一维光子晶体结构。
表面等离子体光学、人工负折射率材料、隐身结构，都是通过引入微纳结构控制光的衍射和传播，从而实现新的光学性能。
从这个角度来讲，微纳光学结构的设计和制造是微纳光学发展的共性关键技术问题，微纳光学是新型光电子产业的重要发展方向。
2.2微纳光学技术的多种应用1）加工新型光栅借助于大规模集成电路工艺技术，可以加工出新型的光栅。
光栅是个实用性很强的基本光学器件，在光谱仪、光通信波分复用器件、激光聚变工程、光谱分析等领域中大量使用。
传统的表面光栅不论是机械刻划光栅，还是全息光栅，其表面的光栅结构是很薄的。
明胶或光折变体全息光栅的光栅厚度较厚，由于制造工艺的一致性、温度稳定性和长期稳定性问题，在实际应用时仍然有限制。
2）制作深刻蚀亚波长光栅采用激光全息、光刻工艺和半导体干法刻蚀工艺可以加工出深刻蚀亚波长光栅。
其简化的基本工艺流程如图1所示。
首先，采用激光全息产生高密度光栅的光场；其次，通过光刻工艺，在光刻胶上做出光栅掩模；最后，通过反应离子或高密度等离子体等半导体干法刻蚀技术，加工出深刻蚀的表面光栅。
通过在普通石英玻璃中引入深刻蚀光栅结构，如图2所示，就可以实现一系列实用的光学器件。
图2(a)所示的高效率光栅，衍射效率理论值为98%，可以实现偏振无关结构，也就是对于TE ，TM 偏振入射光均可以实现很高的衍射效率。
图2(b)所示为偏振分束器件，也就是将TE ，TM 偏振方向的光完全分开，表现出类似于晶体的偏振分光性能。
图2(c)所示为在二次布拉格角度下工作的分束光栅。
图2(d)所示为高效率1×3分束器，衍射效率可以高达98%，和商品化的1×3分束器（衍射效率75%）相比，衍射效率要高出23%,具有重要的应用前景。
3）可实现多种新型光学元件利用微纳光学技术，结合数字编码技术，还可以实现更多新型的光学元件，例如偏振透镜[36]。
所谓偏振透镜就是可以仅对一个偏振光成像，而对另外一个偏振光则完全滤除。
众所周知，光学透镜是一个基本的光学元件。
一般来说，普通的光学透镜没有偏振特性，对于不同偏振光的成像功能完全一样。
如果要想实现偏振控制功能，则必须附加上起偏器等元件，这将使得结构复杂、成本昂贵、体积庞大。
最近发明的一种微纳结构数字编码的“偏振透镜”[36]能够实现对任意偏振光成像的功能，如图3所示。
它利用光学表面的微结构实现偏振选择功能和数字编码实现透镜成像功能，使普通光学材料通过引入微纳光学结构，就可以实现偏振成像的功能。
其优点是体积小、重量轻，通过大批量复制技术，可以实现低生产成本，具有良好的产业化前景。
4）提高能源的利用效率利用微纳光学器件，可以为目前大力提倡的“节能减排”做贡献。
例如，光学表面一般是有反射，如图4(a)所示，在利用太阳能或提高半导体激光器的出光效率时，会带来光能的损耗。
