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超構材料光子集成芯片研究再獲新成果

發布時間:2014-12-22 08:38:49 分類:企業新聞

  

  “光”是世界上速度快的信息載體,對光的捕獲和操控,就成為人們孜孜追求的目標。南京大學物理學院劉輝教授所在的課題組,結合家在光子集成方面的重大需求和超構材料際前沿領域,在超構材料光子集成芯片研究方面率先提出納米螺旋偏振器,用于調控光偏振信息;早提出磁共振納米波導,在納米尺度下傳遞光信息;以及采用新技術制備光子黑洞微腔,實現高效率光子捕獲與探測等,使得光信號的調制、傳輸、探測三個階段獲突破。

  超構材料是科學家模擬自然界中的材料,設計并制造的一種新型人工微結構材料。劉輝教授從事微結構光電功能器件與材料研究,在超構材料光子芯片方面,他和研究團隊采用簡單而巧妙的旋涂加熱工藝,利用微球表面與聚合物薄膜接觸的表面張力,在一塊微小的光子芯片上,實現了折射率具有類似中心引力場分布的光學微腔。結果證明,與黑洞周圍引力場“視界”類似,這種微腔也存在一種臨界半徑,當光子的傳播路徑通過臨界半徑包圍的區域,光子就會被微腔捕獲,而當光子的傳播路徑在臨界半徑區域之外,光子不會被捕獲,只是路徑發生彎曲,實驗結果與理論很好的符合。際著名超構材料專家Leonhardt教授評價這個工作是“一次在光子芯片上,用簡單的實驗,精確而漂亮地演繹了愛因斯坦廣義相對論所描述的部分思想”。該成果2013年發表在Nature Photonics 際光學期刊上;2014年,被美物理學年會評為推薦報告,被中激光雜志社評為“2013年中重要光學成果”。與以前的大多數窄帶共振光學微腔相比,工作中報道的非共振光學微腔具有寬波段特性,可以捕獲較寬的連續波段內的光子,這也發展了光學微腔一種新的功能,可以應用于光子芯片上的寬波段激光器,光電探測,光伏器件等。

  目前,劉輝和研究團隊在光發射器方面,正努力將半導體發光材料集成在超構材料中,實現一種超小尺寸的光子芯片的納米激光器。同時,研制將獨立的光子器件集成在完整的超構材料光子芯片上,實現一個具有完整信息處理功能的超構材料光子芯片,并希望將他研制的超構材料光子芯片用于光子計算機。

來源:超構材料光子集成芯片研究再獲新成果

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