光學(xué)分波器是納米光子回路中的關(guān)鍵元件，可以用來連接納米激光器（J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 7276-7279）、光信號(hào)傳感器（Adv. Mater., 2012, 24, OP194-199）、檢測(cè)器 (Adv. Mater., 2012, 24, 4745-4749)等功能元件，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)在回路中的傳輸和處理。傳統(tǒng)的光學(xué)波分元件通常是由光子晶體、衍射光柵等大尺寸材料組裝而成，難以實(shí)現(xiàn)光信號(hào)在微納尺度上的傳輸與處理。半導(dǎo)體納米線具有較大的折射率和較低的傳輸損耗，能夠在亞波長尺度上高效地傳輸光信號(hào)（J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 2880-2883)，進(jìn)而成為構(gòu)筑波分元件的理想材料。最近，在國家自然科學(xué)基金委、科技部、中國科學(xué)院和化學(xué)所的支持下，中國科學(xué)院化學(xué)研究所光化學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科研人員通過氣相可控生長制備了半導(dǎo)體納米線同質(zhì)結(jié)，成功地在單個(gè)納米材料上構(gòu)筑了光學(xué)分波器，實(shí)現(xiàn)了不同波長的光信號(hào)在微納尺度上的分離和傳輸（圖1）。相關(guān)結(jié)果發(fā)表于近期的《先進(jìn)材料》 (Adv. Mater., 2014, 26, 620-624)。
光信號(hào)在納米線中的傳輸主要依賴于納米線腔體對(duì)光的限域能力，不同直徑的納米線可以限域不同波長的光信號(hào)。每個(gè)特定波長的光信號(hào)都有相應(yīng)的截止直徑，在低于此截止直徑的波導(dǎo)通道中，光信號(hào)便不能繼續(xù)傳播。該實(shí)驗(yàn)室科研人員通過兩步法氣相合成氧化鋅納米線同質(zhì)結(jié)，并且通過操縱單根納米線同質(zhì)結(jié)，構(gòu)筑納米線光子回路，實(shí)現(xiàn)了紫光和綠光信號(hào)的分離和傳輸。進(jìn)而集成多個(gè)同質(zhì)結(jié)和交叉結(jié)，成功構(gòu)筑了多通道的光學(xué)分波器。該成果被邀請(qǐng)作為當(dāng)期的內(nèi)封面文章（圖2）。
圖1 半導(dǎo)體納米線同質(zhì)結(jié)組裝的多通道波分復(fù)用器
圖2 基于同質(zhì)結(jié)組裝的分波器應(yīng)用于光信號(hào)的傳輸和處理
