CN112684539B - 使用光力效应控制金属纳米线移动的方法及光子集成系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于光子集成系统领域，提供了一种使用光力效应控制金属纳米线移动的方法及光子集成系统，在非液体环境中，将金属纳米线放置在微纳波导上；将脉冲激光器输出的脉冲激光输入微纳波导中，调节脉冲激光器的重复频率和功率，金属纳米线在脉冲激光的驱动下在微纳波导上移动到预定位置。通过选择合适的金属纳米线和微纳波导，调节脉冲激光的重复频率及输出功率，即可获得低至0.56nm的定位精度，和6.5μms^‑1mW^‑1的移动速度，该方法具有亚纳米级定位精度，低驱动功率和自平行停车的优点。另外，利用该方法，能够在单个芯片上实现各种功能化光子组件的共集成的效果。本发明具有原位操作，高选择性和多功能性。

Description

使用光力效应控制金属纳米线移动的方法及光子集成系统

技术领域

本发明属于光子集成系统领域，具体涉及一种使用光力效应控制金属纳米线移动的方法及光子集成系统。

背景技术

由于具有高结晶度和光滑表面的优异特性，化学合成的金属纳米线是下一代光子集成电路很有前景的基础材料。由于表面等离激元极化子(SPPs)的大量损耗，金属纳米线需要与损耗低的介电材料诸如二氧化硅微纳波导和半导体纳米线一类的波导集成在一起，以构建混合光子-等离激元电路和系统。

尽管相关研究取得了广泛的进展，目前所使用光力效应来操作的方法主要有光镊和近场倏逝力法，但都只能在液体环境中对微米或纳米粒子进行转移，其移动速度慢，效率低。迄今为止仍缺乏以高精度的可控性和多功能性来操纵金属纳米线(例如移动，定位和分类)的有效方法，这严重地阻碍了混合光子-等离激元组件在芯片上的集成。其主要原因是在非液体环境中，小尺寸的金属纳米线与波导衬底之间的强粘附力(例如范德华力和静电力)，通常，在空气环境中，微米和纳米量级的物体对衬底的粘附力可以达到～10^-6牛量级，大大超过了光力效应中光动量对物质施加的力(～10^-12牛)的典型值。因此，通常只能通过在液体环境中消除表面粘附力来有效地实施基于光力效应的操纵，例如在全反射界面处使用聚焦的激光束或强倏逝场的光镊。然而，由于流体对流、扰动和表面张力的影响将严重限制器件的集成精度，因此大多数集成光子电路的最终工作环境是在空气或真空中这样的非液体环境。由以上可知，在液体环境中，使用光力效应来驱动金属纳米线并不适合集成光子电路，因此越来越需要一种能够直接在非液体环境中对金属纳米线进行片上移动的方法。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种使用光力效应控制金属纳米线移动的方法及光子集成系统。

本发明提供了一种使用光力效应控制金属纳米线移动的方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤S1，在显微镜下，在非液体环境中，将金属纳米线放置在微纳波导上；步骤S2，将脉冲激光器输出的脉冲激光输入微纳波导中，调节脉冲激光器的重复频率和功率，金属纳米线在脉冲激光的驱动下在微纳波导上移动到预定位置，其中，金属纳米线为单晶形态。

在本发明提供的使用光力效应控制金属纳米线移动的方法中，还可以具有这样的特征：其中，脉冲激光器的脉冲宽度为600ps～100ns，波长为400nm～2μm。

在本发明提供的使用光力效应控制金属纳米线移动的方法中，还可以具有这样的特征：其中，非液体环境为空气环境、真空环境或2K～40K的超低温环境中的任意一种。

在本发明提供的使用光力效应控制金属纳米线移动的方法中，还可以具有这样的特征：其中，金属纳米线由金、银、铜、铝、镍、钴、钯中的任意一种或者任意几种的合金制成。

在本发明提供的使用光力效应控制金属纳米线移动的方法中，还可以具有这样的特征：其中，金属纳米线的长度为0.5μm～50μm，宽度为50nm～300nm，厚度为50nm～300nm。

在本发明提供的使用光力效应控制金属纳米线移动的方法中，还可以具有这样的特征：其中，微纳波导的材料是二氧化硅或氮化硅。

在本发明提供的使用光力效应控制金属纳米线移动的方法中，还可以具有这样的特征：其中，微纳波导的形状可以为圆柱体形或者长方体形，圆柱体的直径为0.3μm～5μm，长方体的宽度为100nm～3μm，高度为100nm～3μm。

在本发明提供的使用光力效应控制金属纳米线移动的方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤S1的具体操作为：使用三维调节架在显微镜下将微纳波导放置在衬底上，并用胶水将微纳波导固定在衬底上，再用三维调节架在显微镜下用光纤探针将金属纳米线放置到微纳波导的表面，衬底的折射率比微纳波导的折射率低，胶水的折射率比微纳波导的折射率低。

本发明还提供了一种光子集成系统，具有这样的特征，通过以下步骤制备得到：步骤S2-1，在衬底上放置多条微纳波导，使用钨探针把多条微纳波导摆放成多种不同的形状；步骤S2-2，在显微镜下，在非液体环境中，将多个金属纳米线分别放置在不同的微纳波导上；步骤S2-3，将脉冲激光器输出的脉冲激光输入任意一个微纳波导中，调节脉冲激光器的重复频率和功率，该微纳波导上的金属纳米线在脉冲激光的驱动下在该微纳波导上移动到预定位置；步骤S2-4，重复步骤S2-3，将所有金属纳米线的位置调整到其预定位置，得到多个微纳波导-金属纳米线结构；步骤S2-5，在每个微纳波导-金属纳米线结构的旁边放置相应的电子元件，得到光子集成系统。

在本发明提供的光子集成系统，还可具有这样的特征：其中，光子集成系统包括耦合器、干涉仪及环形谐振器。

发明的作用与效果

根据本发明提供的使用光力效应控制金属纳米线移动的方法及光子集成系统，将具有单晶性质的金属纳米线放置到微纳波导上，然后将脉冲激光通入微纳波导中产生倏逝场，微纳波导可以将脉冲激光通过倏逝场耦合到金属纳米线中。金属纳米线中的等离子体激元极化子被微纳波导外部的倏逝场有效激发，并在金属纳米线前端周围形成驻波，从而增强了吸收光的热效应。光力效应所产生的等离子体极大增强了金属纳米线中的热效应，从而产生表面声波来驱动金属纳米线非液体环境中沿着微纳波导爬行。通过选择合适的金属纳米线和微纳波导，调节脉冲激光的重复频率及输出功率，即可获得低至0.56nm的定位精度，和6.5μm s^-1mW^-1的移动速度，该方法具有亚纳米级定位精度，低驱动功率和自平行停车的优点。

本发明提供的使用光力效应控制金属纳米线移动的方法，基于光力效应引起的表面声波驱动方法，可以在非液体环境中使金属纳米线克服与微纳波导之间很强的表面粘附力，可以沿着微纳波导连续和可控地操纵单个金属纳米线。并且还可以调整微纳波导上金属纳米线的初始姿势，这将非常有助于芯片上的操作过程，在一个芯片上得到多个微纳波导-金属纳米线结构，通过调整微纳波导-金属纳米线结构的形状，然后在相应的微纳波导-金属纳米线结构处放置不同的电子元件，达到在单个芯片上实现各种功能化光子组件的共集成的效果。本发明所涉及的方法也可以与其他纳米线操纵方法相结合协同工作，以达到在单个芯片上实现各种功能化光子组件的共集成的效果。

附图说明

图1是本发明中两种典型的微纳波导-金属纳米线结构示意图；

图2是本发明的实施例1中的金纳米线的透射电镜图；

图3是本发明的实施例1中的金纳米线的晶格衍射图样；

图4为本发明的实施例1中的使用光力效应在非液体环境中控制金纳米线自平行停车的光学序列照片；

图5是本发明的实施例1中的使用光力效应在非液体环境中控制金纳米线自平行停车的热功率密度模拟图；

图6是本发明的实施例1中的使用光力效应在非液体环境中控制金纳米线亚纳米级定位精度的光学序列照片；

图7是本发明的实施例1中的使用光力效应在非液体环境中控制金纳米线亚纳米级定位精度的重复频率-速度图；以及

图8为本发明的实施例3中的制备光子集成系统的示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明使用光力效应控制金属纳米线移动的方法及光子集成系统作具体阐述。

本发明提供的使用光力效应控制金属纳米线移动的方法，具体包括以下步骤：

步骤S1，在显微镜下，在非液体环境中，将金属纳米线放置在微纳波导上；

步骤S2，将脉冲激光器输出的脉冲激光输入微纳波导中，调节脉冲激光器的重复频率和功率，金属纳米线在脉冲激光的驱动下在微纳波导上移动到预定位置。

制备得到的微纳波导-金属纳米线结构的结构示意图见图1。

图1是本发明中两种典型的微纳波导-金属纳米线结构示意图。

如图1所示，在一根圆柱体形或者长方体形的微纳波导2上摆放了一根金属纳米线1，组成典型的微纳波导-金属纳米线结构7。

另外，将多个该微纳波导-金属纳米线结构与其他元件集成到折射率比微纳波导低的衬底上，放置在非液体环境中可以得到光子集成系统，具体步骤如下：

步骤S2-1，在衬底上放置多条微纳波导，使用钨探针把多条微纳波导摆放成多种不同的形状；

步骤S2-2，在显微镜下，在非液体环境中，将多个金属纳米线分别放置在不同的微纳波导上；

步骤S2-3，将脉冲激光器输出的脉冲激光输入任意一个微纳波导中，调节脉冲激光器的重复频率和功率，该微纳波导上的金属纳米线在脉冲激光的驱动下在该微纳波导上移动到预定位置；

步骤S2-4，重复步骤S2-3，将所有金属纳米线的位置调整到其预定位置，得到多个微纳波导-金属纳米线结构；

步骤S2-5，在每个微纳波导-金属纳米线结构的旁边放置相应的电子元件，得到光子集成系统。

上述步骤S1的具体操作为：使用三维调节架在显微镜下将微纳波导放置在衬底上，并用胶水将微纳波导固定在衬底上，再用三维调节架在显微镜下用光纤探针将金属纳米线放置到微纳波导的表面。衬底的折射率比微纳波导的折射率低，胶水的折射率比微纳波导的折射率低。

在实际应用中，可以采用用胶水将微纳波导全部固定在衬底上的操作，也可以采用胶水将微纳波导的一端固定在衬底上，使微纳波导的一部分伸出衬底从而悬空在预定环境中，再用三维调节架在显微镜下用光纤探针将金属纳米线放置到微纳波导的伸出衬底的部分的表面的操作。在本发明的实施例中，采用微纳波导部分悬空的操作。

其中，金属纳米线为单晶形态，可以是金、银、铜、铝、镍、钴、钯中的任意一种或者它们中的任意几种的单晶合金。金属纳米线的长度为0.5μm～50μm，宽度为50nm～300nm，厚度为50nm～300nm。

微纳波导的材料是二氧化硅或氮化硅，形状可以为圆柱体形或者长方体形。微纳波导为圆柱体形时，直径为0.3μm～5μm。微纳波导为长方体形时，宽度为100nm～3μm，高度为100nm～3μm。

微纳波导-金属纳米线结构的制备可以在空气环境、真空环境或2K～40K的超低温环境中进行。制备时，脉冲激光器的脉冲宽度为600ps～100ns，波长为400nm～2μm。

衬底的材料为氟化镁一类折射率比微纳波导(二氧化硅、氮化硅)低的材料。

本发明中出现的初始姿势指的是：用光纤探针放置金属纳米线在微纳波导上的时候，由于操作精度的限制，不能把金属纳米线放置的很平行，所以金属纳米在微纳光纤上会是一个带有一定初始夹角的状态。

在本发明的实施例中，金属纳米线仅以金材料进行阐述，其他未详细阐述的材料能够达到和金材料相同的技术效果。微纳波导的材料仅以二氧化硅进行阐述，氮化硅能够达到相同的技术效果。

在本发明中，金属纳米线由金、银、铜、铝、镍、钴、钯中的任意一种或者任意几种的单晶合金制成，这些材质都能够使微纳波导-金属纳米线结构中产生稳定的SPPs。

在本发明中，调节高温炉合适的生长温度和时间，选择合适的金属材料，可以得到不同金属材料不同尺寸的单晶金属纳米线。

<实施例1>

本实施例对使用光力效应控制金属纳米线移动的方法做详细阐述。

本实施例中的金纳米线的制备方法为：将金丝(99.99％，国药试剂)80mg放入刚玉舟中，将该含有金丝的刚玉舟放入高温炉的刚玉管中心加热区，三氧化二铝基片放在刚玉管靠近出气口的低温区，在刚玉管中通入流速为0.6L/min的氩气，并从刚玉管的另一端通出，控制刚玉管中气压维持在1torr，高温炉的温度在1200℃维持120min，自然降温，即可在三氧化二铝基片上得到不同长度的金纳米线，选取6.3μm的金纳米线。制备得到的金纳米线用透射电镜检测，测试结果见图2。

图2是本发明的实施例1中的金纳米线的透射电镜图。

图2为将金纳米线放置在铜网上，由透射式电子显微镜拍摄所得。其中，中间横着的黑色长条为金纳米线，旁边为用来接住金纳米线的铜网。

图3是本发明的实施例1中的金纳米线的晶格衍射图样，由透射式电子显微镜对图2中金纳米线的前端、中间和后端进行拍摄所得。

如图3所示，对金纳米线的前、中和后端进行了晶格的电子衍射图样拍摄，从各部位的晶格电子衍射图样可以看出，它们的晶格点都呈正六边形，证明通过本实施例所涉及的高温炉生长法，得到的金纳米线具有很好的单晶性质。

本实施例中的的二氧化硅微纳波导的制备方法为：将标准光纤(SMF-28，Corning)剥去涂覆层，并用酒精擦拭干净后在酒精灯火焰上加热后匀速拉伸而制得，直径为2.1μm的圆柱体形结构。

本实施例中使用光力效应控制金属纳米线移动的方法为：使用三维调节架在显微镜下将微纳波导放置在折射率比微纳波导材料低的衬底上，并用折射率比微纳波导材料低的的胶水将微纳波导固定在衬底上，再用三维调节架在显微镜下用光纤探针从生长有金属纳米线的三氧化二铝基片上拾取金属纳米线，将金属纳米线转移到已固定在衬底上的微纳波导表面，组成了一个微纳波导-金属纳米线结构。

使用光力效应控制金属纳米线移动的方法及光子集成系统中，调节金纳米线的初始姿势进行自平行停车的过程示意图如图4所示，形成原理如图5所示。

图4为本发明的实施例1中的使用光力效应在非液体环境中控制金纳米线自平行停车的光学序列照片。

如图4所示，通过光纤探针转移的金纳米线101在二氧化硅微纳波导201上的初始倾斜角度为22°，在平均功率为6μW的1064nm纳秒激光驱动下，倾斜的金纳米线101在二氧化硅微纳波导201的悬空部分上(也就是二氧化硅微纳波导201伸出衬底的部分，该部分的周围全是空气)旋转并逐渐与二氧化硅微纳波导201平行。

图5是本发明的实施例1中的使用光力效应在非液体环境中控制金纳米线自平行停车的热功率密度模拟图。

如图5所示，对金纳米线101的不同倾斜角度进行了模拟分析，热源主要分布在金纳米线101的中部和右侧，并且金纳米线101下表面的热功率密度大于上表面。这种不均匀的热量分布将导致金纳米线101顺时针旋转，直到金纳米线101的轴与二氧化硅微纳波导201轴平行。这种旋转现象(可称为自平行停车)可以用于调整二氧化硅微纳波导201上金纳米线101的初始姿态，从而有利于片上操作过程。

本实施例中在空气环境中用光力效应控制金纳米线的移动达到亚纳米级定位精度的过程示意图如图6所示，不同频率下金纳米线的移动速度的重复频率-速度图如图7所示。

图6是本发明的实施例1中的使用光力效应在非液体环境中控制金纳米线亚纳米级定位精度的光学序列照片。

如图6所示，保持1064nm纳秒脉冲激光的功率恒定，改变重复频率，得到不同重复频率下的金纳米线的移动速度。放置在二氧化硅微纳波导201的悬空部分上的金纳米线101在1064nm纳秒脉冲激光的不同频率作用下产生不同的移动速度。

图7是本发明的实施例1中的使用光力效应在非液体环境中控制金纳米线亚纳米级定位精度的重复频率-速度图。

如图7所示，横坐标表示1064nm纳秒脉冲激光的重复频率，纵坐标表示金纳米线101的移动速度，拟合表示对本实施例中金纳米线101的移动速度进行拟合的速度曲线，误差线是金纳米线101移动速度的方差。

由图7可知，金纳米线101的移动速度取决于激光的重复频率。在本实施例中保持激光单脉冲能量为8.6nJ不变，降低1064nm纳秒激光的重复频率从1600Hz到50Hz，在空气氛围下，二氧化硅微纳波导201上金纳米线101的移动速度取决于激光的重复频率。并且通过拟合趋势线计算得到单脉冲驱动的定位分辨率为0.56nm，与商用超精细压电驱动器的分辨率相当，实现了在非液体环境下对金属纳米线的高精度控制。使用1064nm纳秒脉冲激光的驱动下，金纳米线101的移动速度为6.5μm s^-1mW^-1，比使用光镊和近场倏逝力操纵微纳粒子在液体环境中的传输速度高两个数量级，展现出本发明的光力效应在非液体环境中控制金纳米线移动的方法有更高的效率以及更普适的应用环境。

实施例1的作用与效果

根据本实施例提供的使用光力效应控制金属纳米线移动的方法，用光纤探针将具有单晶性质的金属纳米线转移到微纳波导上，然后将脉冲激光通入微纳波导中产生倏逝场，微纳波导可以将脉冲激光通过倏逝场耦合到金属纳米线中。金属纳米线中的等离子体激元极化子被微纳波导外部的倏逝场有效激发，并在金属纳米线前端周围形成驻波，从而增强了吸收光的热效应。光力效应所产生的等离子体极大增强了金属纳米线中的热效应，从而产生表面声波来驱动金属纳米线非液体环境中沿着微纳波导爬行。通过选择合适的金属纳米线和微纳波导，调节脉冲激光的重复频率及输出功率，即可获得低至0.56nm的定位精度，和6.5μm s^-1mW^-1的移动速度，该方法具有亚纳米级定位精度，低驱动功率和自平行停车的优点。

本实施例提供的使用光力效应控制金属纳米线移动的方法，基于光力效应引起的表面声波驱动方法，可以在非液体环境中使金属纳米线克服与微纳波导之间很强的表面粘附力，可以沿着微纳波导连续和可控地操纵单个金属纳米线。并且还可以调整微纳波导上金属纳米线的初始姿势，这将非常有助于芯片上的操作过程。

在本实施例中，调节高温炉合适的生长温度和时间，可以得到不同尺寸的单晶金属纳米线。

在本实施例中，脉冲激光器的脉冲宽度为600ps～100ns，波长为400nm～2μm；金属纳米线的长度为0.5μm～50μm，宽度为50nm～300nm，厚度为50nm～300nm；微纳波导的形状可以为圆柱体形或者长方体形，圆柱体的直径为0.3μm～5μm，长方体的宽度为100nm～3μm，高度为100nm～3μm，使得微纳波导-金属纳米线结构在光力效应作用下在非液体环境中发挥更好的移动效果。

在本实施例中，金属纳米线为单晶形态的金纳米线，微纳波导的材料是二氧化硅，使得金属纳米线能更好的耦合上微纳波导中的倏逝波，并且单晶形态的金属纳米线晶格的膨胀收缩具有稳定性，使本方法能得到亚纳米级的控制精度。

<实施例2>

本实施例对微纳波导-金属纳米线结构及其制备方法做详细阐述。

本实施例中的金纳米线的制备方法为：将金丝(99.99％，国药试剂)80mg放入刚玉舟中，将该含有金丝的刚玉舟放入高温炉的刚玉管中心加热区，三氧化二铝基片放在刚玉管靠近出气口的低温区，在刚玉管中通入流速为0.6L/min的氩气，并从刚玉管的另一端通出，控制刚玉管中气压维持在1torr，高温炉的温度在1200℃维持120min，自然降温，即可在三氧化二铝基片上得到不同长度的金纳米线，选取长度为2.3μm的金纳米线。

本实施例中的微纳波导制备方法为：将标准光纤(SMF-28，Corning)剥去涂覆层，并用酒精擦拭干净后在酒精灯火焰上加热后匀速拉伸而制得，直径为2.2μm的圆柱形结构。

本实施例中使用光力效应控制金属纳米线移动的方法与实施例1中的相同，在此不再赘述。

实施例2的作用与效果

本实施例的作用与效果与实施例1相同，在此不再赘述。

<实施例3>

本实施例对光子集成系统的制备做详细阐述。

图8为本发明的实施例3中的制备光子集成系统的示意图。

如图8所示，在折射率比微纳波导材料低的衬底上放置有多条微纳波导6，使用钨探针把微纳波导6摆放成多种不同的形状，其中环形的标记且环形微纳波导5。然后将多个金属纳米线3分别放置在不同的微纳波导6及环形微纳波导5上，将脉冲激光通入各个微纳波导6中可以实现对金属纳米线运输、定位、定向和分类等功能性操作。

在放有金属纳米线3的环形微纳波导5两侧放置电极片4可以得到一个环形谐振器B；在两根微纳波导6交界的地方放置一根金属纳米线3可以得到一个耦合器A；在一根放有部分悬空的金属纳米线3的微纳波导6两侧放置电极片4，可以得到一个干涉仪C。

实施例3的作用与效果

根据本实施例提供的光子集成系统，利用使用光力效应控制金属纳米线移动的方法，在一个芯片上得到多个微纳波导-金属纳米线结构，然后在相应的微纳波导-金属纳米线结构处放置不同的电子元件，通过使用光力效应控制金属纳米线移动的方法制备光子集成系统，达到在单个芯片上实现各种功能化光子组件的共集成的效果。

在本实施例中，实现了金属纳米线在非液体环境中进行芯片上的操作，包括运输、定位、定向和分类，具有原位操作，高选择性和多功能性的优点。

本实施例所涉及的方法，也可以应用于由其他材料和结构构成的光子集成系统。在过去的几年中，金属纳米线已与各种微纳波导集成以实现从路由器/耦合器，干涉仪和谐振器到激光器的各种功能化电路和设备。本实施例所涉及的方法也可以与其他纳米线操纵方法相结合协同工作，以达到在单个芯片上实现各种功能化光子组件的共集成的效果。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种使用光力效应控制金属纳米线移动的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，在显微镜下，在非液体环境中，将金属纳米线放置在微纳波导上；

步骤S2，将脉冲激光器输出的脉冲激光输入所述微纳波导中，调节所述脉冲激光器的重复频率和功率，所述金属纳米线在所述脉冲激光的驱动下调节初始姿势进行自平行停车，并且沿所述微纳波导的轴线方向移动到预定位置，

其中，所述金属纳米线为单晶形态。

2.根据权利要求1所述的使用光力效应控制金属纳米线移动的方法，其特征在于：

其中，所述脉冲激光器的脉冲宽度为600ps～100ns，波长为400nm～2μm。

3.根据权利要求1所述的使用光力效应控制金属纳米线移动的方法，其特征在于：

其中，所述非液体环境为空气环境、真空环境或2K～40K的超低温环境中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的使用光力效应控制金属纳米线移动的方法，其特征在于：

其中，所述金属纳米线由金、银、铜、铝、镍、钴、钯中的任意一种或者任意几种的合金制成。

5.根据权利要求1所述的使用光力效应控制金属纳米线移动的方法，其特征在于：

其中，所述金属纳米线的长度为0.5μm～50μm，宽度为50nm～300nm，厚度为50nm～300nm。

6.根据权利要求1所述的使用光力效应控制金属纳米线移动的方法，其特征在于：

其中，所述微纳波导的材料是二氧化硅或氮化硅。

7.根据权利要求1所述的使用光力效应控制金属纳米线移动的方法，其特征在于：

其中，所述微纳波导的形状可以为圆柱体形或者长方体形，所述圆柱体的直径为0.3μm～5μm，所述长方体的宽度为100nm～3μm，高度为100nm～3μm。

8.根据权利要求1所述的使用光力效应控制金属纳米线移动的方法，其特征在于：

其中，所述步骤S1的具体操作为：使用三维调节架在显微镜下将所述微纳波导放置在衬底上，并用胶水将所述微纳波导固定在衬底上，再用三维调节架在显微镜下用光纤探针将所述金属纳米线放置到所述微纳波导的表面，

所述衬底的折射率比所述微纳波导的折射率低，所述胶水的折射率比所述微纳波导的折射率低。

9.一种光子集成系统，其特征在于，通过以下步骤制备得到：

步骤S2-1，在衬底上放置多条微纳波导，使用钨探针把多条所述微纳波导摆放成多种不同的形状；

步骤S2-2，在显微镜下，在非液体环境中，将多个金属纳米线分别放置在不同的所述微纳波导上；

步骤S2-3，将脉冲激光器输出的脉冲激光输入任意一个所述微纳波导中，调节所述脉冲激光器的重复频率和功率，该微纳波导上的所述金属纳米线在所述脉冲激光的驱动下调节初始姿势进行自平行停车，并且沿该微纳波导的轴线方向移动到预定位置；

步骤S2-4，重复步骤S2-3，将所有所述金属纳米线的位置调整到其预定位置，得到多个微纳波导-金属纳米线结构；

步骤S2-5，在每个所述微纳波导-金属纳米线结构的旁边放置相应的电子元件，得到光子集成系统。

10.根据权利要求9所述的光子集成系统，其特征在于：

其中，所述光子集成系统包括耦合器、干涉仪及环形谐振器。

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