光子晶體器件物理機制研究

《光子晶體器件物理機制研究》是依託中山大學，由汪河洲擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：光子晶體器件物理機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：汪河洲
• 依託單位：中山大學

中文摘要

本項目將以理論推導和數值模擬結果作為依據，為光子晶體器件物理機制研究設計和製作各種新納微結構，並採用時間、空間、頻率分辨或多維雷射光譜多種方法相結合作為研究手段，研究光子晶體相位器件、光子晶體微腔器件、光子晶體慢光非線性增強高靈敏器件和電漿與納米複合結構光子器件的物理機制；為發展新型光子器件和光電子器件提供新的理論基礎和實驗依據，為產生有自主智慧財產權的新一代光電子產業奠定基礎。同時，採用上述研究方法探索閉合微腔中單量子點激子超輻射實現量子糾纏的可行性；為發展新型量子糾纏光源提供新的理論基礎和實驗依據。另外，在深化對光和普朗克常數的認識方面，為排除現今人們對光的認識所存在的混亂和解決在解釋光的代表性現象時存在的困惑，我們將重點設計各種可信可靠的實驗，用令人信服和無可辯駁的實驗證據深化人類對光的認識，使各種代表性現象的解釋再不存在困惑；為迎接現代物理的新發展奠定基礎。

結題摘要

本項目發表期刊論文24篇，會議論文12篇。其中SCI影響因子大於3占11篇，中文核心期刊1篇。包括Phys. Rev. Lett., APL，PRB, OL，OE等期刊雜誌。本項目重點開展了光子晶體器件物理機制、微腔與非線性物質的相互作用、光的本性的研究、和全息三維顯示等四方面的研究工作。在光子晶體器件物理機制研究方面，開展了電磁穩定傳輸、隱身、Fano回響、手性光子晶體製備等理論和實驗研究。例如，在理論和實驗上實現了受時間反演不變性保護的光學系統中的穩定傳輸行為，設計的新型波導結構能讓左旋偏振光避開金屬障礙物而發生全透，並能實現直線或90度轉彎傳播。我們的方案無需依靠外磁場，使得實現光波段的穩定傳輸成為可能，也為光拓撲絕緣體的實驗獲得奠定了基礎。發現了全息螺旋型手性光子晶體中Fano回響。同時對手性光子晶體的製備進行了探索，通過計算機仿真和實驗製備方法從微觀尺度上探討微納結構薄膜的生長機理，以對手性光子晶體製備提供條件。此外，研究了特異材料平板結構中散射隱身的頻域和時域特性，嚴格推導了含損耗的特異材料平板結構作為成像器件和隱身器件的轉換條件。研究了含表面等離基元的電磁模式局域和電磁傳播研究，包括十二重準晶陣列的SPP模式局域特性、基於環形共振器的平頂帶通濾波器。在微腔與非線性物質的相互作用方面，開展了超輻射、表面電漿納米雷射器、慢光等方面的研究。研究了量子點激子超輻射。提出了一種用基於類電磁感應透明現象的新型納米雷射器，其出射光直接耦合到波導裡面，有利於超小半導體雷射器的集成開發。研究了六邊形納米介質微腔中的漫反射與奇特發光現象，提出了波的漫反射，提出了高對稱花瓣形狀發光模式的可能成因；研究了納米金屬球鏈開放微腔及其慢光特性。在光的本性方面，通過對康普頓效應和光電效應光的研究，證實了我們對光的本性認識方面的觀點。在全息三維顯示方面，證明了夫琅禾費計算全息能用於菲涅爾區域的全息立體成像。完成了增大可視角的光學系統搭建，把單個SLM的可視角增大到基本滿足人眼自然觀看。