《光子晶體開關及其飛秒近場研究》是依託北京大學，由龔旗煌擔任負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：光子晶體開關及其飛秒近場研究
- 項目負責人：龔旗煌
- 依託單位：北京大學
- 項目類別：重大研究計畫
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超快光子晶體開關是一種重要的集成光子器件，在光計算和光互聯等領域具有重要的套用前景。研究可見和光通訊波段具有較大非線性光學係數和超快速時間回響的複合材料的實現方法；研究複合材料光子晶體的光子能隙效應和光子局域特性；研究複合材料光子晶體的光子能隙、線缺陷波導和光子帶隙微腔在飛秒雷射作用下的超快速可調諧特性；利用高空間分辨飛秒近場光譜技術對光子晶體中光場分布變化進行時間分辨近場檢測，研究介觀尺度下飛秒脈衝與微結構單元如波導和微腔的非線性相互作用規律；研究實現不同波段超快光子開關的新機理和新方法。
結題摘要
在通訊波段實現了低功率超快速可調諧複合材料光子晶體開關。我們利用雷射分子束外延生長的方法製備出光通訊波段金/多晶鈮酸鋰一維光子晶體，光子能隙的長波帶邊位於1300nm。在9 MW/cm2 的泵浦光作用下，光子能隙的長波帶邊遷移40nm。由於金的非平衡態電子的超快弛豫，非線性複合材料光子晶體的回響時間達到24.2ps，實現了低功率、超快可調諧複合材料光子晶體。 實現表面等離激元微納全光邏輯門。設計出一種同時具有長程傳輸和亞波長強光場局域特性的新型表面等離激元波導結構，微加工刻蝕精密控制波導型各種全光邏輯器件。器件的特徵尺度為5μm， “0”和“1”的強度對比提高了4倍，達到24dB。 飛秒近場光譜系統對表面等離激元聚焦等時空小尺度光學研究。超短飛秒雷射與近場掃描顯微技術結合，通過聲光調製、高通量探針製備等方法，信噪比測量提高3-4量級，實現了多種工作模式飛秒近場系統。時間分辨優於200fs，空間分辨僅約80nm。對表面等離激元聚焦及光傳輸的調控進行研究。獲得不同延遲時間下的近場泵浦探測圖，表明聚焦點的探測光調製度比非聚焦點提高了1個數量級。研究設計了亞波長尺度的金屬表面等離激元單向發射器和分束器。獲得了很大的全光調製深度(開關比＞20dB，相位調製＞π)和超緊湊的器件尺寸(橫向尺寸只有約2 μm)。 非對稱T型狹縫結構單元中表面等離激元類電磁感應透明現象研究。設計並製備了單個超緊湊的非對稱T型狹縫結構單元（非陣列，footprint只有0.9μm2），在實驗上成功地觀察到SPP EIT-like現象，理論和實驗符合很好。 低閾值功率可調諧鐵電複合材料Fano共振的實驗研究。將近共振激發增強光學非線性與納米尺度晶粒量子局域效應增強光學非線性相結合，利用雷射分子束外延生長方法製備出具有較高三階非線性光學係數的金/多晶鈮酸鋰複合材料，並製備出一維金光子晶體薄膜光柵的金屬/介電複合材料微納結構。測量發現在透射譜中出現Fano共振線型。
